一种基于证据理论的结构可靠性优化设计方法

针对包含认知不确定性的结构可靠性问题,提出了一种基于证据理论的可靠性优化设计方法.首先,在优化过程中基于代理模型对迭代点处各约束进行可靠性分析,计算其似真度;其次,通过证据变量均匀化方法构造了一种证据理论可靠性的近似梯度计算方法,从而可采用基于梯度的常规优化算法进行优化求解;最后,数值算例和工程算例表明了本方法的有效性.     

基于Lingo的离散型桁架结构全局拓扑优化设计

利用Lingo对离散型桁架结构进行拓扑优化设计。首先,对Lingo软件包做了简介。然后,在不同的荷载工况下同时考虑应力、稳定与位移等约束条件,建立了优化数学模型。给出了结构内力重分析的方法,运用该重分析技术,使拓扑优化计算工作量减少。最后,为了确保模型和方法的可行性,给出了一个具有应力和位移约束的桁架结构拓扑优化的算例,算倒表明,运用Lingo解决桁架全局拓扑优化问题是一种有效的方法。     

非正态变量情况下结构可靠性分析的条件概率马尔可夫链模拟方法

基于对失效域样本的高效马尔可夫链模拟方法和鞍点估计法,提出了一种可快速分析高维小失效概率情况下含非正态变量的非线性极限状态函数的可靠性方法.所提方法在非正态空间中,将所求失效概率转化为线性极限状态函数的失效概率与一个特征比例因子的乘积.线性极限状态函数是通过马尔可夫链模拟非线性极限状态函数失效域中的样本而获得的,它与非线性极限状态函数具有近似相同的设计点.而概率论中的乘法定理是获取特征比例因子的理论依据,它反映了非线性极限状态函数失效概率与线性极限状态函数失效概率的关系.线性极限状态函数的失效概率可以由鞍点估计法求得,而特征比例因子可以由马尔可夫链快速模拟线性与非线性失效域中的样本而近似算得.定性分析和定量的算例对比分析表明,所提算法具有较广的适用范围,并且它的实现过程较为简单,计算精度和效率均较高.     

基于人工免疫和证据理论的机组并发故障诊断

针对并发故障诊断的复杂性和不确定性,本文提出由人工免疫系统和证据理论相结合得到的旋转机组智能故障诊断系统。利用免疫系统自己-非己识别机理衍生而来的阴性选择算法进行数据的分析处理,再结合证据理论的信息融合规则,得到最终的诊断结果。仿真结果表明,该方法具有较高的诊断准确率。     

基于FTA和模糊集理论的设备可靠性研究

应用模糊故障树（模糊集合论和故障树相结合）分析的方法研究了CXT设备Handler模块的可靠性。以Handler失效为顶事件,建立此模块的系统故障树,并采用上行法定性分析找出该故障树的最小割集。传统故障树定量分析时需要得到各底事件的概率精确值,而实践中,由于底事件的发生概率具有随机性和模糊性,难以获得精确的概率值,为克服传统故障树这一不足,引入模糊数（通常采用对称三角模糊数）来表示底事件的发生概率,并且按照模糊逻辑门的运算法则定量计算,从而得到故障树顶事件及各中间事件的发生概率（亦为区间数）,最终找出了Handler的薄弱环节并计算出Handler的系统不可靠度。     

基于首次超越概率理论的混凝土坝时变风险率研究

随着我国大坝安全管理工作逐渐由传统的工程安全管理向工程风险管理方向发展,在役大坝风险水平成为了越来越重要的研究课题.混凝土坝实际运行过程中受到众多随机不确定因素和模糊因素影响,导致大坝自身风险率具有显著的时变特性,本文尝试引入二元高斯算法采用并联体系方法计算混凝土坝系统时变风险率,将时变风险率分析问题转化为静态并联体系失效概率计算问题,通过在广义随机空间内采用JC法计算固定时刻混凝土坝风险率,并基于首次超越概率理论转化为混凝土坝时变风险率.最后,在工程算例分析中以某混凝土重力坝沿坝基抗滑失效为例,通过引入合理的抗力和荷载效应随机过程变量模型,采用该算法对混凝土重力坝抗滑稳定时变风险率进行了分析,验证了该模型的有效性,具有一定的理论和工程应用价值.     

基于结构元方法的矿井机械模糊可靠性分析

应用模糊结构元理论,对矿井可修复机械设备可靠性中的有效度进行研究.首先,定义了模糊可靠度、模糊维修度和模糊有效度,并应用结构元理论对其进行表示.提出了相关的运算定理,在此基础上,再运用结构元理论对模糊有效度进行表示.之后,提出了正序,该序为全序.最后,用算例计算模糊有效度,通过正序对有效度进行比较.结果表明,运用模糊有...     

基于气动弹性的风机叶轮结构时变可靠性分析研究

由于轨道列车风机是在恶劣的环境中工作的,产品结构受环境的影响较大,特别是随着年份的增长,影响越大,风机叶轮结构常常在设计寿命周期内发生时变失效.考虑结构尺寸、材料参数和载荷等不确定性和自相关性,对叶轮结构进行时变可靠性分析.在目前时变可靠性分析技术的基础上,将时变可靠性问题转化成传统的静态可靠性问题,并将随机过程进行时间离散,研究了一种高效的风机叶轮结构时变可靠性分析方法.在气动弹性分析的基础上,得出了叶轮结构在不同衰减系数下的可靠性指标和失效概率,为实际工程应用提供参考.并与不考虑气动弹性的分析结果进行对比,发现考虑气动弹性的可靠性指标远小于不考虑气动弹性可靠性指标的结论.不考虑气动弹性的分析易高估叶轮结构的可靠性和安全性.通过分析考虑气动弹性对叶轮结构可靠性的影响,说明叶轮气动弹性的分析是非常重要和必要的.     

特征驱动的结构拓扑优化方法

本文提出一种以特征作为结构拓扑优化基本设计要素的方法.该方法从CAD特征设计概念出发,通过采用隐式水平集函数建立结构的特征模型,将结构拓扑优化转化为设计域内特征布局和形状优化问题,避免了传统拓扑优化方法仅从力学性能角度寻优材料分布,导致拓扑优化结果过于抽象、工程特征差的弊端.本文针对给定体积约束条件下的结构柔顺度最小化问题,发展了固定网格框架下结构响应分析与形状灵敏度分析计算方法,理论上保证了灵敏度计算精度与结构水平集函数的数学表达形式无关.最后以带孔悬臂梁结构与飞机发动机支架结构为例,采用超椭圆/球特征设计要素验证了该方法的有效性与优越性.     

基于互补理论的非连续变形分析方法

常规的非连续变形分析法(DDA)采用“开-闭迭代”来处理块体之间的接触, 在此过程中引入虚拟弹簧并假设其刚度(罚因子). 不恰当的刚度值会导致数值计算方面的问题. 为了避免引入罚因子, 同时也回避“开-闭迭代”, 本项研究将DDA在一个时步内的分析重提为一个混合互补问题, 并采用路径牛顿法(PNM法)进行求解, 通过算例的应用表明该方案是可行的.     

基于棋盘型高拓扑热沉结构不同喷嘴射流分布结构的数值研究

电子或电力电子芯片的高密度热流换热问题是制约芯片技术的核心问题之一.本文针对棋盘型喷嘴射流/歧管/微针翅复合结构拓扑形态设计和几何构造参数影响关系进行数值模拟研究.建立喷嘴阵列在正方形、正六边形和菱形三种拓扑结构下换热单元的计算模型,分析各拓扑结构不同参数尺度的流动换热性能.计算结果表明,当射流孔和微针翅的直径分别为5...     

基于完备剩余格值逻辑的自动机理论——Ⅰ.拓扑刻画

建立了基于完备剩余格值逻辑的自动机理论的基本框架.首先延拓状态转移关系,特别是得到了模糊(l值)自动机对剩余格的一个刻画;然后讨论了模糊(l值)子机,successor和source算子的基本性质及它们相互的等价关系,并由此推出这两类算子是模糊(l值)闭包算子;最后给出了模糊自动机的L双模糊拓扑刻画,从而建立了较为宽泛的模糊自动机理论.     

基于D-S理论的分布交互式多传感器联合概率数据互联算法

为了解决杂波环境下利用分布式多传感器系统跟踪多机动目标的问题，提出了一种分布交互式多传感器联合概率数据互联算法,该算法对每个传感器应用交互式联合概率数据互联法滤波，并将模型概率、状态估计等滤波结果送至融合中心．融合中心首先对各目标进行航迹相关判别并应用D-S证据理论对不同传感器关于同一目标的各模型概率进行融合，然后依此模型概率计算各目标状态估计并反馈至各传感器．最后给出了该算法的分析，仿真结果表明本算法能够很好地解决杂波环境下多传感器多机动目标的跟踪问题．     

基于改进型粒子群理论的大承载车辆盘式制动器优化设计

为了解决大承载盘式制动器产品设计水平较低和可靠性较差等问题,以大承载车辆盘式制动器为研究对象,建立将制动距离与制动温升作为优化目标的优化设计模型,使用改进型粒子群理论对重载车辆盘式制动器进行优化设计,最后通过有限元计算方法对优化后的模型进行验证。分析结果表明,随着车辆制动距离的增加,盘式制动器温升整体呈现下降的趋势;通过对优化设计后盘式制动器进行有限元验证,优化后盘式制动器模型的强度、温度及制动效能特性均满足使用要求,制动器设计方法得到丰富、可靠性得到提高。     

采煤机截割部行星架的可靠性分析及优化设计

本文首先应用三维实体建模软件Pro／E、通用有限元分析软件ANSYS和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了采煤机截割部虚拟样机模型,对其进行了动力学仿真分析,得到了行星架所受的外载荷并编辑生成载荷文件;然后将载荷文件导入ANSYS中,施加载荷和边界条件后,进行有限元分析,得到了行星架应力分布及变形情况;最后应用疲劳分析软件Nsoft对行星架进行疲劳寿命分析,得到了行星架的寿命情况。根据分析结果,应用ANSYS的优化设计模块对其进行优化设计,为采煤机截割部行星传动系统的可靠性设计提供了重要的依据。     

双螺旋槽端面密封结构参数的优化设计

在定闭合力假设条件下, 采用有限元方法对工作在高速、高密封腔压力和超低温工况下的一种双螺旋槽端面密封的主要结构参数, 如: 槽深、槽数、槽台宽比和螺旋角等进行了优化设计. 结果表明, 当槽台宽比为 0.5, 螺旋角约 75°时, 可以获得最大的密封油膜刚度, 而槽数对密封性能的影响并不显著.     

非平衡凝固理论的发展

近年来,非平衡凝固技术迅速发展,但相应的工艺设计仍主要依赖于经验或半定量理论,无法满足当前材料加工过程控制的苛刻要求.经典凝固理论的建立基于诸多假设,如相图的线性液/固相线假设、合金热力学性质的理想稀溶液假设及体系动力学过程的局域平衡假设,其研究对象为模型合金而非实际浓溶液、多元合金等;经典与现实的差距迫切需要突破经典假设的束缚以更好地发挥凝固理论在工艺设计中的指导作用.本文针对单相固溶体合金,介绍了近年来松弛经典假设后凝固理论的发展.阐述了基于理想稀溶液假设的二元合金微观尺度界面动力学、界面稳定性、枝晶生长,以及耦合微观与宏观的全转变动力学理论的发展,阐明了非线性液/固相线的重要作用.针对二元、多元浓溶液合金,介绍了界面动力学、界面稳定性和枝晶生长理论的发展,阐述了组元间互作用的重要性.当前凝固理论发展摒弃了诸多经典假设,缩短了理论研究与实际工业生产的差距,拓宽了凝固理论的应用范围,更准确地描述了非平衡凝固过程,促进了非平衡凝固理论在工业生产中的应用.     

基于证据推理的故障预报模型

为处理存在定量与定性不确定性信息的非线性复杂系统故障预报问题,建立了基于证据推理(evidential reasoning,ER)的故障预报模型,提出了ER预测模型的参数优化方法.该模型利用ER算法可以处理精确数据、不完整数据、模糊数据的能力,及其非线性融合的特性,对模型的输入信号,通过信息变换技术转化到信度结构框架下,应用解析ER算法对输入信息融合,根据输出数据的类型,构造相应的预测输出,给出了故障识别方法.针对ER预测模型参数难以精确的主观确定的困难,建立了非线性优化模型,对模型参数进行优化学习,获取最优模型参数.通过实验对ER预测模型的性能进行了分析,结果表明,建立的预测模型和参数优化模型可以有效的处理故障预报问题.     

扩压叶栅中拓扑与漩涡结构的研究

为进一步揭示扩压叶栅中旋涡的结构型式,以理解旋涡对损失的作用机理,主要使用拓扑分析和数值计算的方法,讨论叶片通道中马蹄涡、通道涡、角涡等二次流旋涡的生成、演绎与发展．提出了低能流体区与外部流动区分界面的概念,分析表明通道涡、马蹄涡和角涡都位于分界面内部（低能流体区）,而集中脱落涡位于分界面外部（外部流动区）．在损失分析方面,采用了流动耗散函数而非熵增来表征损失的大小．结果表明,涡运动与损失的产生存在直接联系,即旋涡的中心附近都是局部损失核心;流道中损失最严重的区域是位于分界面附近而不是位于低能区里．     

基于GA-GRNN的高速列车头三维优化设计

针对CRH380A高速列车头部外气动减问,设计了一种新基于由曲面局部函数参数化方法,出了一套基于实数编码遗传算法滑因义回归神经网络响应面模（GA-GRNN）气动外优化方法.优化果表明：局部函数参数化方法操作简单、实现方,使用少设计参数可以控制较大区域,且能保证变形的光顺性和不同区域间滑过;使用同样样本点进行训练,GA-GRNN比GRNN的预测精高,更容易到全局最优;优化后,CRH380A三编简化外气动力减小8.7%,本文出优化设计方法简单、高效,为高速列车气动外工程优化设计供了新思路.