基于区间分析的结构系统非概率可靠性分析

当得不到足够的统计数据信息时，将结构的不确定参数描述为区间变量，结合区间变量的性质，定义一种结构非概率可靠性度量指标，并对结构系统非概率可靠性进行了深入的研究，在区间有限元基础上，提出了结构系统失效模式识别和体系非概率可靠性分析的一种有效途径。     

工字型截面构件的船体板架结构可靠性优化

利用有限元方法进行结构分析,建立失效模式的安全余量方程,失效模式的可靠性指标由一次二阶矩法确定,由分枝限界法识别主要失效模式,结构系统和主要失效模式的可靠性指标之间的关系通过ＰＮＥＴ法（概率网络估算法）确定,并依此导出系统可靠性指标相对设计变量的导数。结构的可靠性优化,通过考虑具有工字型截面梁元的稳定性,将设计变量减少一半,降低优化规模,然后,采用最佳矢量法完成两类优化设计：在结构系统可靠性约束下     

基于随机参数敏感性分析的焊接结构断裂失效概率估算

首先通过参数敏感性分析选定随机变量 ,再用蒙特卡洛法计算焊接结构断裂失效概率 ;又采用了对偶变量蒙特卡洛法、JC方法、蒙特卡洛方法计算焊接结构断裂失效概率 ,并比较和讨论了这些结果 .由计算结果可看出 ,进行敏感性指标分析后再进行蒙特卡洛法计算 ,既具有足够的精度 ,又可以节省大量的计算时间 .     

随机模型参数不确定时结构失效概率的区间估计

在缺乏足够数据或信息不完整的情况下，给出失效概率的界限，比给出一确定的单值具有更高的可信度。本文用区间变量描述随机可靠性模型参数的不确定性，提出了考虑随机模型分布参数不确定性时，机械结构失效概率的区间估计方法。实际算例表明：结构的失效概率对随机模型参数的偏差非常敏感。说明在进行可靠性建模时，对模型的可靠性必须给予足够的重视。     

多失效模式下基本变量的重要性测度及其解法

基本变量的重要性分析是工程设计及安全评估的一项必要工作．针对工程实际中经常出现的多失效模式可靠性模型,提出了基本变量对多失效模式下多维响应功能函数全局联合概率分布的重要性测度指标——重要性测度1．同时针对可靠性设计的特点,建立了多失效模式下基本变量对多维响应功能函数局部概率分布的两种重要性测度指标,即基本变量对失效域内多维响应概率分布的重要性测度——重要性测度2和对系统失效概率的重要性测度——重要性测度3,推导了其性质,比较了3种重要性测度的异同和适用范围,并给出了一种求解3种重要性测度的标准方法,从该标准方法的求解过程可以看出,在求解基本变量对多维响应功能函数重要性测度1的同时可求得重要性测度2和3,也即在不增加计算量的同时,该标准方法可为设计人员提供更多的参考信息．最后,以数值和工程算例验证了所提指标和方法的正确性和可行性．     

结构非概率-模糊混合可靠性分析方法

研究了非概率不确定性量和模糊变量共存时的结构可靠性问题.以结构极限状态函数和模糊变量隶属函数为条件,基于可能性理论导出了结构的模糊失效域和模糊安全域及其隶属函数,将原混合可靠性问题转化为模糊失效准则下的非概率可靠性问题;在结构非概率可靠性模型的基础上,建立了模糊失效准则下的结构非概率可靠性指标;提出了一般性的非概率不确定性量和模糊变量共存时的结构可靠性分析方法,该方法能同时考虑非概率不确定性波动和模糊变量的可能性分布,更合理地评价结构可靠性.     

考虑随机变量相关性的桥梁地震易损性分析

引入Nataf变换,结合均匀设计响应面法,提出了一种综合考虑地震动和结构不确定性及结构参数相关性的桥梁地震易损性分析方法.以一多跨连续梁桥为研究对象,分别对算例桥梁在考虑与不考虑结构参数相关性情况下进行了地震易损性分析.同时,分析了考虑结构参数变量相关性对结构易损性分析和响应面模型精度的影响.结果表明:本文方法可以有效考虑结构参数之间的相关性,且考虑变量相关性后建立的响应面能够更好地拟合结构真实的极限状态函数曲面;桥梁结构在各个破坏状态下的失效概率均有一定程度的降低;忽略结构参数相关性的影响,可能会低估桥梁结构在地震作用下的抗震性能.     

一种随机有限元新方法

本文介绍一种用于结构可靠度分析随机有限元新方法，该法把描述结构系统的随机变量用Ｋａｒｈｕｎｅｎ－Ｌｏｅｖｅ展开式展开，结合Ｎｅｕｍａｎｎ法，计算出结构的响应变量的各阶统计矩，然后根据最大熵原理，拟合出随机响应变量的概率分布，并进一步求出结构在相应状态下的失效概率。该方法与其它方法比较有收敛快、精度高的优点。     

电动车动力总成悬置系统的全局灵敏度分析

针对电动汽车动力总成悬置系统（Powertrain Mounting System，PMS）参数同时存在不确定性和相关性的情形，开展考虑不确定参数相关性的电动汽车PMS固有特性的全局灵敏度分析研究. 采用含相关性的概率变量描述系统的不确定参数，基于方差分解推导考虑概率变量相关性的一阶和总体全局灵敏度公式；基于蒙特卡洛法（Monte Carlo Method，MCM）提出一种求解全局灵敏度指数的方法；推导当概率变量服从正态分布时的全局灵敏度公式，给出采用MCM计算全局灵敏度指数所需样本集的构造方法；以某电动汽车PMS算例验证方法的有效性. 分析结果表明，相关性会影响系统固有频率和解耦率响应对不确定参数的敏感性，考虑不确定参数的相关性可获得更加合理的灵敏度分析结果.     

一种不依赖失效路径的结构体系可靠度分析方法

传统的结构体系可靠度分析方法依赖于结构失效路径的分枝和约界技术,导致主要失效模式难以识别、体系失效概率计算工作量巨大.鉴于此,本文结合弹性模量缩减法和随机有限元法,提出了一种不依赖失效路径的结构体系可靠度分析方法.首先利用随机有限元法计算结构的随机响应量,据此定义单元承载比和基准承载比,以判别结构在不同受力状态下的高承载单元.然后利用变形能守恒原理建立结构内力重分布和损伤演化模拟的随机弹性模量缩减法,进而根据塑性极限状态下高承载单元的弹性模量缩减幅度确定结构主要失效模式,并利用多失效模式的联合失效概率计算结构体系可靠度.研究表明,该方法消除了传统方法中潜在失效路径对主要失效模式识别和失效概率计算的干扰,能够取得更高的计算效率和精度.     

基于稳健设计的非公路汽车转向杆系优化分析

针对加工、使用过程中多种不确定因素对产品性能的影响,利用响应面模型,给出了转向机构设计变量与转向性能间的函数关系,模拟了不确定因素干扰下的系统响应.建立了转向机构稳健设计的数学模型,根据理想点法,求取了系统的优化设计方案.     

基于盲数理论的机械稳健性优化设计

在机械稳健性优化设计中不确定变量常被假定为服从某种特定分布的随机变量,在随后的优化模型中丢掉了这些不确定变量的初始数据,这种对不确定变量的处理方式往往不能真切地反映不确定变量的本质,使得出的结论偏离事实. 为了更加真切地反映这些不确定变量,使用盲数表达机械设计中的不确定变量,运用盲数运算规则表达各不确定变量之间的关系,把盲数理论和稳健设计相结合,建立基于盲数理论的稳健设计优化模型. 使用该优化模型对一个气动换向装置进行了优化计算,优化结果好于传统的稳健设计结果. 基于盲数的方法是一种离散化的数值计算方法,算例充分展示了其灵活性,证明了该优化方法是合理的和实用的.     

曳引机主传动机构的可靠性稳健设计

考虑曳引机主传动机构——蜗杆副中的各种不确定因素,根据其失效形式建立了可靠性分析模型;对蜗杆副进行了可靠性分析及可靠性灵敏度分析,确定了随机变量对可靠度的影响程度.针对获得的可靠性结果,对蜗杆副实施优化设计,使机构得到了改善,并获得了合适的可靠性指标;将可靠性灵敏度引入优化模型,使得可靠性稳健设计归结为满足可靠度要求的多目标优化问题.通过实际算例验证了该方法的实用性与有效性.     

基于盲数理论的最优化方法与程序实现

使用盲数表达优化设计中的不确定变量,结合常用的基于实数变量的优化算法,提出了基于盲数的优化方法.该方法从微观的角度分析和描述设计变量与优化参数之间的关系,给出优化问题的盲数解.盲数解不但给出了设计变量的取值,而且还给出了不同取值时优化对象处于最优状态的可靠性的评价.     

基于Pro/E的混凝土泵车臂架系统的优化设计

利用Pro/E软件对臂架系统进行实体建模、有限元分析和优化设计等的一体化分析,在满足高强度和质量轻的前提下,运用灵敏度分析法,选取若干个设计变量,以臂架结构质量最轻为目标函数,对臂架结构进行了优化。运用一体化分析和灵敏度筛选设计变量,提高了运算的准确性,减少了泵车臂架设计人员的工作量和计算误差。     

水泥混凝土输送泵车结构优化设计

应用有限元法和灵敏度分析法,按照高刚度、轻质量的原则,选取泵车上35个参数作为设计变量,建立了以应力、刚度和一阶频率为性能约束,以质量最小为优化目标函数的优化模型,进行了基于灵敏度比方法的泵车结构动态优化设计,得出切合实际的优化设计方案。其中,用灵敏度比来优选设计变量的方法为优化理论的研究及其他机构的优化设计提供了新思路。     

基于可靠性稳健优化设计的齿轮轮齿修形量

在可靠性高阶矩理论基础上,将优化设计、灵敏度设计与稳健设计相融合,建立了圆柱齿轮传动的齿轮修形参数可靠性稳健设计模型,提出了一种以修形参数为设计变量,以修形参数的灵敏度和齿轮质量为目标函数的圆柱齿轮优化修形方法.从可靠性稳健设计角度解决了齿轮修形参数确定方法的问题.研究了轮齿修形参数的改变对齿轮传动可靠度的影响,通过计算机程序进行验证并获得了理想的数值计算结果.数值算例表明所提出的方法是一种非常方便和实用的改善轮齿修形量的方法,为确定齿轮轮齿最佳修形量提供了一种理论依据.     

直齿圆柱齿轮的可靠度对设计参数的灵敏性分析

由于在设计、生产、使用、维护等产品生命周期各阶段的不确定因素的影响，使机械零件的质量产生波动，可靠度降低。文中试图在机械设计初期，结合概率统计分析理论和可靠性设计理论，揭示出机械零件的可靠度与基本设计变量之间的本质联系，推导出可靠度对参数的灵敏性计算公式，用直齿圆柱齿轮的计算实例进行分析，深刻探讨齿轮设计参数的变化对齿轮可靠度的影响方向和灵敏程度。其结论对齿轮的设计人员、制造和使用人员在理论和实践中均具有重要的参考价值。     

反问题与神经网络相结合的混流泵叶片优化设计

针对三元扭曲叶片优化设计过程中设计变量较多的问题，采用动量矩为设计变量，再通过反问题计算得到叶片来间接对叶片进行参数化；针对评价函数计算量太大的问题，根据试验设计理论安排训练样本，采用神经网络建立设计变量与目标函数间的复杂的响应关系，并且详细研究了反向传播和径向基函数2种网络在对评价函数进行预测过程中的应用，建立了一种新的叶片优化设计方法，与传统的优化方法相比，其设计变量数目较少，以叶轮内的三维粘性流动分析为基础且大大缩短了计算时间，利用此方法对一台混流泵的扬程和效率进行优化，所得叶片性能良好，从而验证了此方法的有效性。     

考虑随机效应的人行激励反应谱分析

人行荷载受到步频、步长、行人自重、各阶谐分量动载系数和相位等参数随机性影响而具有显著的随机性,这导致其荷载反应谱的随机性.本文给出了考虑到上述随机因素的反应谱,并且引入以均匀试验为基础的反应谱计算方法解决计算工作量的问题.按照均匀试验构造代表性人行荷载时程的随机样本,在各个跨度、阻尼比的梁式结构上进行时程分析,获得反应谱曲线,在此基础上运用响应面和可靠度分析得到了具有指定保证率的峰值加速度谱,并进行了频率、阻尼比和跨度等因素的敏感性分析,给出了最大加速度谱的一般计算式.