基于分枝约界法的复材加筋板多模式多位置可靠性分析

为了解决复合材料结构失效呈现多模式、多位置并发式,探究了分枝约界方法(BBM)在复合材料多模式、多位置可靠性分析中的应用,并结合蒙特卡罗方法对多模式可靠度进行了求解。结合结构组成、承载状态“分枝”,识别所有可能的潜在失效模式,再结合结构特征、应力状态“约界”,确定主要失效模式和失效位置,建立多模式可靠性分析模型;通过复合材料独有的失效准则向安全边界方程进行转化,探索复合材料可靠性分析的方法和流程框架,并采用蒙特卡罗求解多模式、多位置失效的可靠度;开展T型复合材料加筋板在轴压载荷下的可靠性分析案例验证,通过使用分枝约界法计算规模减少75%,轴压载荷下加筋板多模式可靠度为0.998。

一种拖拉机核心执行机构的可靠性分析

以拖拉机转向机构为研究对象,对不确定因素下转向机构的运动精度进行分析,并利用概率学相关理论对转向机构运动误差和可靠性进行建模,同时采用一次二阶矩阵进行可靠性模型求解。结果表明:受转向机构工作过程可靠性不确定因素影响,拖拉机转向机构结构件误差最大时,其失效概率并未达到最大值。

汽车结构可靠性分析与优化设计研究进展

为研究汽车结构的可靠性,对机械结构分析和设计中的不确定性进行总结,从结构参数不确定性、材料性能参数不确定性和载荷不确定性3方面分析了汽车结构设计变量及其参数的不确定性;对概率可靠性分析和非概率可靠性分析方法的研究进展进行了梳理和综述;列举了可靠性分析方法在汽车结构中的应用;对可靠性的数学模型与算法进行梳理,重点研究了可靠性优化设计在汽车轻量化及耐撞性等方面的应用,并指出了汽车结构可靠性分析与优化设计中的发展趋势。

民用飞机门框止动块接触偏移的可靠性分析

民用飞机门框止动块是传递舱门载荷到机身结构的重要组件,止动块与止动钉的接触状态很大程度会影响载荷传递效率及结构可靠性。在舱门止动钉与止动块配合过程中,止动钉在接触面相对止动块会存在偏离理想设计接触状态的情况。为了评估面内接触偏移因素对止动块承载强度可靠性的影响情况,基于Isight平台集成ABAQUS软件和疲劳强度计算工具,通过量化接触偏移随机变量及其分布模型,采用蒙特卡罗法对随机变量抽样,形成一套参数化自动分析流程。经过多次循环抽样模拟计算,结合强度及疲劳计算准则分析接触面内偏移对止动块静强度、疲劳强度可靠性的影响规律。结果表明:在给定允许接触偏移量范围内,止动块的静强度、疲劳强度可靠性较高,超过3σ原则要求的99.73%,验证了止动块结构设计的合理性,该参数化自动计算流程可为机身结构的可靠性分析提供参考。

基于柔顺性的血管支架优化设计及强度可靠性分析

目的建立血管支架的参数化模型,进行血管支架柔顺性能的优化设计。基于优化结果考虑加工精度引起的设计尺寸的不确定性,进行血管支架强度的概率计算以验证优化结果的可靠性。方法探寻结构特征,建立血管支架参数化模型。取弯曲刚度作为优化目标,血管支架支撑筋宽度、支撑筋长度、连接筋宽度和支架厚度为设计变量,采用响应面法进行血管支架优化设计,选取应力局部灵敏度较低的候选设计点作为最优设计点。基于优化血管支架,取受加工精度影响的设计尺寸作为随机变量,利用六西格玛工具进行血管支架强度的概率计算。结果建立了参数化的血管支架模型,优化后的血管支架弯曲刚度相比原始血管支架减小32.91%,累积分布概率为99.85%时,血管支架最大应力满足强度条件。结论连接筋宽度对血管支架的柔顺性影响最大,支架厚度次之,支撑筋长度和宽度影响较小;加工精度影响下优化血管支架强度可靠。血管支架在工程实际中会受到一些不确定性因素的影响,在进行确定性优化设计之后,要考虑不确定性因素引起的设计变量的不确定性进行强度可靠性分析验证。

昔阳YRY-4钻孔应变仪观测资料可靠性分析

本文对昔阳站YRY-4四分量钻孔应变仪安装后记录的观测资料进行整理分析,对仪器的固体潮汐记录、内在精度、潮汐响应、地震记录等方面进行分析,评估了该应变仪在监测地壳运动和地震活动方面的精度和可靠性。研究结果表明,昔阳YRY-4钻孔应变仪观测资料具有较高的可靠性,可为地球科学研究和地震监测提供有价值的数据支持。

复杂金融网络级联失效模型仿真及可靠性分析

复杂网络中级联失效现象会导致网络大面积崩溃进而导致一系列灾难性后果,通过对其建模、仿真和定量分析可以有效预防和解决级联失效问题。本文在复杂网络理论基础上,基于复杂网络的动力学特征和级联失效机理,运用图论语言建立了金融网络模型;首次将级联失效经典模型运用到复杂金融网络研究中,提出了金融网络级联失效模型。然后通过仿真定量分析了不同条件下金融网络级联失效模型的可靠性,验证了模型的有效性,有助于复杂金融网络失效的预防及进一步研究。研究发现:第一、在金融网络级联失效模型仿真过程中,增加迭代次数,会导致网络效率下降,节点失效率上升。当网络受到蓄意攻击时,网络效率迅速下降,节点失效率快速上升;网络受到极大冲击,且这种冲击远大于随机攻击情况下。第二、同一种攻击方式下,提升风险容忍系数α,有助于提高网络效率、降低失效率,提升网络可靠性,甚至可以避免网络级联失效的发生,但这会付出相应的成本。

具备无功输出能力的光伏逆变器IGBT可靠性分析

提出一种基于数据驱动的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)可靠性评估方法,根据光伏电源有功功率、无功功率、太阳辐照度、环境温度定量分析光伏逆变器IGBT可靠性。该方法利用LightGBM机器学习模型刻画IGBT工况和IGBT结温之间的非线性映射关系,有效解决了IGBT可靠性评估中IGBT结温计算耗时长、依赖模型参数的问题。最后,基于IEEE 33节点配电系统对参与配电网无功调控的光伏逆变器IGBT可靠性进行量化评估分析。

基于T-S模糊故障树的驱动电机冷却系统可靠性分析

车用驱动电机液压冷却系统存在故障机理不确定等问题。本文应用模糊数描述其故障概率和故障程度,建立驱动电机冷却系统的T-S模糊故障树模型,计算系统模糊可能性,分析各部件的概率重要度和关键重要度,找出影响系统可靠性的关键部件。

基于压弯破坏曲面的桥墩可靠性分析

非对称桥梁结构悬臂施工期间会对下部结构产生较大的不平衡弯矩,为分析钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)墩柱在不平衡弯矩导致的双轴压弯下的可靠性,提出了基于压弯破坏曲面的可靠性分析方法。该方法使用倪克勤公式作为功能函数,并通过钢筋与混凝土本构关系求解倪克勤公式所需要的轴心受压承载力与单向偏压承载力,将RC墩柱的材料特性、几何特性、所受外部荷载作为随机变量,基于可靠指标物理意义,使用罚函数法将可靠指标求解问题转化为无约束最优化问题,利用遗传退火算法求解RC墩柱的可靠指标。采用该方法对文忠路上跨合肥东站改扩建工程主桥46号桥墩进行可靠性分析,结果表明:在悬臂施工至自重不平衡弯矩最大状态下,P1~P3支墩可靠指标分别为5.44、5.05、5.94;对可靠指标影响程度较大的随机变量依次为结构自重、钢筋强度和混凝土抗压强度,而风荷载对可靠指标影响相对较小。

基于可靠性分析的避震疏散通道通达性评价

城市避震疏散通道的震后通达性直接关系到能否在第一时间安全转移受灾群众及顺利开展救灾工作。以济南市杆石桥街道为研究对象,考虑到震中沿街建筑的倒塌影响,借助空间句法进行道路系统的抗震可靠性和通达性评价,并提出优化建议。经分析,杆石桥街道建筑密度较高,高层建筑多布局于道路交叉口,均对街区道路的避震疏散功能有一定威胁,且老城区本身避震疏散网络规划不足、存在较多救灾“死角”。随着城市的发展和更新,大多中心城区的规划年代久远,原有避震疏散网络已不能满足需求,近年来自然灾害频发,中心城区的避震疏散通道亟待进行整体评价及优化。

Monte Carlo方法在移动通信可靠性分析中的应用

文章主要探讨Monte Carlo方法在移动通信可靠性分析中的应用,并引入重要抽样技术对Monte Carlo方法进行优化。首先,文章介绍Monte Carlo方法的基本原理及其在移动通信可靠性分析中的应用。其次,引入重要抽样技术对该方法进行优化。最后,利用优化网络工程工具(Optimized Network Engineering Tools,OPNET)模拟平台构建相应的移动通信网络模型,并对比Monte Carlo方法和本文研究的优化方法在不同样本数量下的性能差异。结果表明,重要抽样技术的引入显著提高了Monte Carlo方法在移动通信可靠性分析中的准确性和效率,减少了方差,验证了该方法在移动通信可靠性分析中的有效性和实用性。

高压直流输电系统可靠性分析方法综述

高压直流输电系统因具有输送容量大、能耗低且能实现电力系统非同步互联等优势而得到广泛应用,其可靠性分析可为系统提供重要的运维及决策依据。因此,围绕现阶段国内外高压直流输电系统可靠性分析方法进行了归纳总结。首先阐述了传统直流输电、柔性直流输电系统的组成差异,并对输电系统常用的可靠性指标作了相应归纳。其次,从统计法、手册法、状态空间法及其他方法等层面出发,分别对高压直流输电系统可靠性建模的基本原理及研究现状进行了分析,对各类方法的优缺点进行了对比,并探讨了柔性直流输电系统在可靠性分析方面存在的新挑战。最后,针对当前研究中存在的不足,对高压直流输电系统可靠性分析方法进行讨论与展望。

基于Copula理论的高桩码头岸坡可靠性分析

高桩码头岸坡稳定性对整体码头结构安全至关重要。为进一步探究高桩码头岸坡土体强度参数相关性及空间变异性对高桩码头岸坡可靠性的影响规律,基于Copula理论考虑岸坡土体参数的联合概率分布特性,采用PLAXIS计算平台建立高桩码头-岸坡体系数值计算模型,进一步通过Python API接口,编译完成了可自动数据交互与求解的外挂子程序SAPW,并实现了高桩码头岸坡体系参数化前处理、样本工况计算和可靠性求解的一体化、全链条可靠性分析框架流程,并在此基础之上结合蒙特卡罗模拟方法,开展了相关数值计算与参数化分析,探讨了黏聚力、内摩擦角变异系数以及二者相关系数对高桩码头岸坡可靠性的影响规律。结果表明:在高桩码头设计与分析中,忽略土体参数相关性和空间变异性会高估岸坡失效概率,进而导致相关可靠度分析偏于保守,在高桩码头岸坡可靠度分析中宜采用多种Copula函数进行综合考虑。

基于自适应Kriging模型的双螺旋轴可靠性分析

双螺旋轴是高速水稻插秧机的关键部分,其回转槽面在强轴向力作用下容易破坏失效,因此对双螺旋轴进行可靠性分析十分重要.针对传统方法获得其可靠度耗资大、时间长的问题,采用自适应Kriging模型结合Monte Carlo模拟的可靠性分析方法(AK-MCS)对双螺旋轴进行可靠性分析,以减少计算成本、提高计算效率.根据双螺旋轴的工况条件,考虑材料密度、工作载荷、工作温度3个参数对其所受挤压应力的影响,进行可靠性分析.分析结果表明:在许用应力值为613.21 MPa的条件下,计算得出双螺旋轴的可靠度为0.9986.与单一的Monte Carlo模拟法进行对比,本文提出的评估方法在仿真效率上有明显优势,为双螺旋轴可靠性分析提供了一种思路.

混联机器人关节间隙误差建模及其定位精度可靠性分析

机器人末端定位精度可靠性是衡量其精度性能的重要指标,关节间隙是影响机器人定位精度的主要因素之一,建立准确的机器人定位精度误差模型是进行可靠性分析的前提。为探究空间关节间隙的随机不确定性对含有闭链机构混联机器人定位误差的影响规律,本文运用旋量理论和D-H参数法,提出一种考虑关节间隙的混联机器人定位精度误差模型;根据关节间隙模型参数的约束条件,量化间隙模型参数的不确定性,建立混联机器人定位精度的可靠性模型;采用双变量降维方法和鞍点近似方法,拟合机器人单坐标定位误差的概率密度函数,实现混联机器人定位精度高效可靠性分析。以含有平行四边形闭链机构的建筑机器人为例,验证所提模型的准确性和工程适用性,结果表明所提方法对比于传统的蒙特卡洛方法极大地提高了效率。

孪生数据驱动的大型矿井提升机主轴承随机振动系统的设计可靠性分析

设计阶段的大型矿井提升机主轴承随机振动系统的设计可靠性分析因试验样本不足,无法获取振动加速度响应的完备概率信息。提出了概率信息不完备下大型矿井提升机主轴承设计可靠性分析的技术路线:滚动轴承多尺度耦合系统动力学模型-振动加速度概率密度演化-概率密度演化路径随机过程建模-振动功率谱密度的概率分布-基于条件概率的设计可靠度计算。运用已采集的工况数据驱动建立滚动轴承多尺度耦合系统动力学模型,开展了振动加速度概率密度演化研究;基于概率密度演化和Karhunen-Loève展开,提出了滚动轴承振动加速度的非平稳随机过程建模方法,获得了滚动轴承振动加速度随机序列的孪生数据;研究了大型矿井提升机主轴承振动加速度功率谱密度的概率分布,并计算了大型矿井提升机主轴承在服役时间上的设计可靠度指标。

轴压下FRP管-混凝土-钢管组合柱可靠性分析

以85个FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱(double-skin tubular column,DSTC)轴压试验数据作为统计样本,评估了几种现有FRP约束混凝土强度模型,最终选择Teng模型进行可靠性分析,并确定了强度模型误差和构件抗力的最佳概率分布.运用JC法对DSTC进行可靠度计算.结果表明:可靠指标随着钢管强度、中空率和含钢率的提高而升高,而对混凝土强度的变化不敏感.FRP约束应力的增加会导致可靠指标的下降.基于可靠指标目标3.7,提出一个适用于DSTC的抗力分项系数表达式.

基于制造加工因素诱导的涡轮泵叶片故障与可靠性分析

[目的]对制造加工因素可能诱导的液体火箭发动机涡轮泵转子系统的涡轮叶片故障及其可靠性进行分析.[方法]首先总结叶片加工方法中可能会形成的加工缺陷并提取特征,然后选取具有代表性的缺陷因素构建缺陷-力学模型,通过有限元分析软件得到仿真结果,再采用模糊聚类分析的方法拟定评价指标,预测叶片寿命并计算由加工缺陷诱导的可靠性程度.[结果]制造加工因素会较大概率引起涡轮叶片的故障与可靠性问题.[结论]未来应在涡轮泵等重要核心零部件的可靠性分析中加入对制造加工因素诱导的故障分析,论文提出的研究方法对发动机涡轮叶片的可靠性预测及故障分析具有一定的理论指导意义.

重载和腐蚀共同作用下钢桥的时变疲劳可靠性分析

提出了一种能考虑重载和腐蚀耦合作用的钢桥时变疲劳可靠性分析方法。以某钢混组合简支梁桥为例,研究了日均卡车交通量、等效荷载总重、腐蚀性等级等因素对其疲劳失效概率的影响规律,计算了其疲劳细节在多种工况下的疲劳失效概率,比较了多种腐蚀环境下基于确定性分析方法和可靠性分析方法计算的疲劳寿命结果。结果表明:该文提出的基于支持向量回归和蒙特卡洛模拟的框架可快速准确地计算腐蚀环境下钢桥的疲劳失效概率;日均卡车交通量、等效荷载总重和环境腐蚀性等级的增加会造成钢桥疲劳寿命显著缩短;当环境腐蚀性等级在C5及以下时,基于确定性分析估算的疲劳寿命趋于保守。然而,当环境腐蚀性等级到达CX时,基于确定性分析得到结果可能偏不保守,应充分考虑环境腐蚀的影响。