随机结构系统综合考虑静强度、刚度和疲劳的多失效模式的可靠性分析

在结构系统使用过程中, 将可能出现多种失效形式, 例如静载失效、疲劳失效和刚度等失效形式. 根据疲劳载荷造成的随机裂纹对结构极限应力和截面模量的影响, 给出了结构构件在裂纹扩展下的构件剩余抗力的表达形式, 分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式, 并考虑了各失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响. 具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理以及各失效模式之间的相关性, 给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法. 结合数值算例对结构系统进行了综合考虑静强度、刚度和疲劳的可靠性分析, 表明在不同的使用年限内, 结构系统失效概率是不同的, 静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响也是不同的; 该方法比只考虑单一因素(或静强度、或疲劳、或刚度等)下的结构系统可靠性分析更符合结构系统使用的真实情况.     

瓦楞纸板结构的疲劳剩余强度

通过一定频率条件下的瓦楞纸板结构的疲劳剩余强度试验,对瓦楞纸板结构的疲劳剩余强度性能进行了初步探讨.发现不同载荷下,瓦楞纸板结构的疲劳强度均有提高.指出结构剩余疲劳强度上升的主要原因是,疲劳振动引起接触范围增大和接触面约束的增加.     

非对称载荷下驱动轴强度与刚度的匹配与优化

为了解决某重载车辆的驱动轴容易发生早期失效的问题,提出了一种在非对称载荷作用下实现结构强度与刚度合理匹配的分段优化设计方法。通过分析非对称承载驱动轴的刚度对载荷分布的影响,建立了以结构强度和疲劳寿命为约束、驱动轴花键的应变相等为目标的驱动轴结构设计优化模型。优化设计结果表明,危险部位右侧花键齿根应力降低了90.3 MPa,驱动轴两侧扭矩分配更合理,且使用寿命提高了72.2%。     

船舶与海洋工程结构极限强度分析

在船舶与海洋工程的结构理性设计中,结构极限强度是其设计环节的最后一部分,但是船舶与海洋工程的结构极限强度计算也是要求最多且计算最复杂的一部分。对船舶海洋工程进行结构极限强度分析与计算是通过建立适当的船体模型来实现的。一般而言通过对船体模块进行有限元分析法能够获得较为精确的船体模块极限强度,但是这种方法在实际应用中具有一定的局限性。     

某新能源汽车后副车架疲劳失效分析与优化

为了解决某新能源汽车后副车架台架试验的疲劳失效问题,首先基于Hypermesh软件建立后副车架有限元模型;其次分别对其进行刚度分析、强度分析和疲劳分析。结果表明：其模态小于目标值;其最大应力小于材料屈服;其本体及其焊缝的最大损伤值超出目标值,最大损伤位置与失效位置相同。然后,通过填充其漏液孔进行结构优化,优化之后其各项性能均能够满足设计要求。最后对其优化方案进行台架试验验证,满足台架疲劳要求。     

疲劳载荷下路面的统计损伤和失效研究

从损伤力学的角度出发，基于路面材料应力应变试验曲线建立了反映路面破坏全过程的统计损伤演化模型和统计损伤本构方程，并对路面统计损伤变量进行了合理修正，使之更适合一般情况。同时分析了疲劳过程中路面强度退化情况及疲劳失效条件，得出路面疲劳失效应与路面损伤程度和应力水平两个因素有关。并根据疲劳过程中材料强度退化的事实及其规律，提出了随机载荷下路面的疲劳失效概率计算思路。以此为路面的预测和评价，及优化养护决策，使之获得更好的使用价值和经济效果提供参考。     

舌针的冲击疲劳失效研究

应用加速疲劳试验方法和可靠性统计原理,研究了受三角冲击作用的舌针的疲劳失效。结果表明,舌针的冲击疲劳失效特征和寿命差异与针身的形状、针踵位置和针的重量等因素有关。     

发动机飞轮壳强度分析方法研究

飞轮壳是发动机的主要部件,起着保护飞轮,联接传动机构的作用.飞轮壳由于受到路面冲击载荷、发动机内部激励等作用而破裂带来巨大损失.本文从避免飞轮壳频率共振、静强度和疲劳损伤角度提出了飞轮壳强度的计算方法,采用有限元方法进行发动机飞轮壳频率、静强度和疲劳强度分析,并以飞轮壳材料的拉伸和压缩屈服极限评估飞轮壳的静强度,采用临界平面法评价飞轮壳的疲劳寿命.最后,以某发动机的铝合金飞轮壳为例进行了验证,结果表明研究方法可为飞轮壳的结构改进优化提供依据.     

悬臂梁交变载荷下疲劳累积损伤力磁效应实验研究

本文分析了力磁效应的大小和方向等机理,找到了力磁效应的理论根据,并通过悬臂梁实验验证了理论推导的正确性,利用磁记忆效应来诊断疲劳累积损伤构件,除判断磁记忆信号的强弱外还应该寻找其他辅助的判断依据.     

浅埋隧道空间结构体系可靠度研究

岩体结构是受力岩体变形、破坏的内在依据.而Vanmarcke随机场理论未能考虑围岩空间结构的变异性.为此提出围岩物性参数空间等效方差增大函数这一概念,用来反映岩体结构对衬砌综合作用的随机变异性.同时运用Weibull- 脆性破坏统计理论.求得二次衬砌混凝土不同体积时的等效抗压强度,进而将隧道衬砌空间结构体系可靠度计算化为平面问题.研究发现.隧道结构体系可靠度随其长度的增加而逐渐减小,并将趋于一个稳定值.     

考虑冷热电三联供系统耦合特性的区域综合能源系统运行优化

为了加快实现双碳目标,提高能源利用效率、减少碳排放量,本文通过选取关键供能设备 冷热电三联供系统 （combined cooling heating and power system,CCHP）构建综合能源系统模型,并利用改进的二代非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-Ⅱ）研究了引入该设备后园区整体运行方式和运作效率的改变。结果表明：CCHP 设备可通过其强耦合特性实现供能侧设备的多能互补和能量梯级利用;可见通过引入 CCHP 过后,可大大提高综合能源系统的运行效率,在减少运行成本的同时相对控制碳排放量的释放,提高系统总体效益。     

基于累积损伤的随机结构系统刚度可靠性分析

根据疲劳载荷造成的累积损伤对材料极限应力的影响,结合材料强度与弹性模量之间的关系,给出了结构构件在基于累积损伤下的剩余弹性模量的表达式,并分析了其数字特征。考虑结构的随机性,在求解可靠性指标时,采用改进的一次二阶矩法和随机有限元相结合的算法,以改进的分枝限界法寻找主要失效模式,以PNET法计算结构系统可靠性。算例表明:结构系统在设计寿命内虽然满足了系统疲劳可靠性的要求,但随着使用寿命的增加,结构系统刚度可靠性在下降,当疲劳载荷循环次数大于11.08×105时,结构系统结构刚度可靠性不能满足设计要求。     

基于随机响应面法的结构可靠度研究

基于Karhunen-Loève正交级数对随机场进行离散,并利用Hermite混沌多项式将结构位移响应量表示成为随机场离散变量的函数,研究建立了结构抽样模拟分析的随机响应面法,进而建立了与结构失效准则相对应的极限状态函数,结合几何法提出了结构可靠度分析的随机响应面法计算格式.分析了二阶、三阶随机响应面的特性,并同可靠度分析的蒙特卡罗法进行了比较,结果表明本文方法具有更好的计算精度和计算效率.     

含间隙涡旋压缩机转子系统刚柔耦合模型仿真分析

为了提高涡旋压缩机转子系统的精度与可靠性,通过ADAMS和ANSYS建立了含运动副间隙涡旋压缩机转子多刚体及刚柔耦合模型,对动涡盘倾覆下驱动轴承柔性和运动副间隙对转子系统动力学性能的影响进行仿真分析,在此基础上对轴承偏磨区域进行了有限元分析.分析结果表明:运动副间隙下轴承柔性对轴承的位移和速度影响较小,对轴承加速度和碰...     

一种考虑防护措施的缓存可靠性评估方法

为了提高缓存单元的可靠性,在软错误防护代价和缓存可靠性之间进行均衡,提出一种基于马尔科夫链的缓存可靠性模型.首先,改进了现有缓存架构脆弱性因子AVF和生命周期分析方法;然后,将单粒子时空单比特和多比特翻转的非等概率特性进行综合分析,在缓存可靠性设计中加入诸如奇偶校验、单位纠错双位检错和交错布局等防护措施;最后,基于单粒子翻转时空累积效应和检错纠错防护策略,使用SPEC2000标准测试程序在Sim-Alpha仿真处理器上对该评估方法进行实验验证.结果表明:所提方法可较好地预测特定应用程序下的缓存可靠性;相比于传统的基于蒙特卡洛错误注入的方法,该方法时间开销更小,应用针对性更强.     

新型带防屈曲支撑钢连梁结构体系

分析了联肢剪力墙在水平力作用下的破坏机制,介绍了联肢剪力墙连梁的国内外发展现状及发展趋势,提出了一种新型带防屈曲支撑的钢连梁结构体系,并对其进行了概念分析和应用前景分析,指出了带防屈曲支撑钢连梁结构体系有待研究的主要问题。     

电力系统整体可靠性研究

提出了利用Monte-Carlo模拟算法计算电力系统整体可靠性的方法．建立了电力系统运作过程的数学描述模型以及影响电力系统可靠性因素的概率模型,给出了上海市2002年电力系统整体可靠性的模拟计算结果,指出了该计算方法在系统评估和系统规划方面的应用前景．     

仿射空间可靠度分析的理论和方法

针对含有相关随机变量的结构可靠度问题,建立了仿射坐标空间结构可靠度的计算理论,得到了仿射空间中二维、三维乃至多维随机变量情况下可靠度指标的几何意义,证明了传统可靠度和可靠指标的表达式属仿射空间可靠度的特例,并据此推导了随机变量服从一般分布条件下可靠指标的计算格式,避免了相关随机变量正交化分解过程.与随机有限元相结合,分析随机结构的可靠性,通过算例验证了所建立理论方法的正确性,并且具有较高的计算精度和计算效率.     

基于可靠度的软岩巷道支护系统优化设计

依据基于可靠度的软岩巷道支护系统优化设计基本原理,建立了"投资-效益"准则的结构设计优化模型.利用BP神经网络对巷道翻修费用进行分析和预测,通过约束放松法确定优化设计方案和基于功能的支护系统目标可靠度.利用该优化设计方法对S2S10运输顺槽支护方案进行可靠性分析并给出了寿命周期内联合支护系统优化设计方案.