结构可靠度的显式迭代算法

基于结构可靠性设计中的改进的一次二阶矩法,提出一种可靠度的显式迭代算法,该算法能够避免原有方法需要解方程计算可靠度指数β的缺点,具有简便的计算形式,利于编程实现。对于在可靠度计算中存在的无法等效为正态分布问题,提出一种近似解决方法。在此基础上,提出利用显式迭代算法和通用有限元软件计算结构可靠度的方法,且能够完全考虑材料、结构尺寸和载荷等随机因素的影响,而不必采用概率有限元法计算应力的统计特性。3个算例的结果验证了显式迭代算法的正确性。

原始随机空间内结构可靠度的二次二阶矩法

研究了原始随机空间内结构可靠度计算的二次二阶矩法。这种方法不必把功能函数变换到独立标准正态空间,也不需要计算联合概率密度函数对数的一阶、二阶偏导数,计算步骤简便且利于编程计算,因此适合于工程应用。对于计算过程中涉及到的Schmidt正交化和Hesse矩阵的计算,进行了详细的讨论,提出了具体的实现步骤。3个算例的结果验证了方法的正确性。

影响接触疲劳性能的因素

对影响接触疲劳性能的主要因素，如组织结构、合金元素、润滑条件、表面粗糙度等进行了具体分析，提出了今后的研究方向。

工程合金中空位—溶质原子复合体扩散与非平衡偏聚

通常固体中的扩散被认为是单原子扩散问题 ,并形成完善的平衡偏聚理论 .非平衡偏聚过程是伴随着空位在晶界的湮灭过程发生的 .晶界上可同时存在平衡偏聚与非平衡偏聚 ,存在一个偏聚转折温度 ,在此温度以上 ,非平衡偏聚起主导作用 ,此温度区以下 ,平衡偏聚为主导 .复合体扩散机制可以圆满的解释非平衡偏聚现象 .

基于逆可靠度分析的疲劳可靠寿命预计方法

考虑影响工程结构疲劳寿命的不确定性因素,利用逆可靠度分析的原理,提出一种疲劳可靠寿命的预计方法。通过将疲劳寿命表示为随机变量的函数,把可靠寿命的预计问题转化为概率功能度量的计算,然后利用改进均值法计算可靠寿命。与现有方法相比,只需进行一次逆可靠度分析就可直接获得可靠寿命,不需要反复计算不同寿命时刻的可靠度。算例分析结果表明,该方法的计算精度与一次可靠度方法相当,但效率大幅提高,并成功应用于某内燃机缸盖的可靠寿命预计。

某型涡轮增压器的多应力耦合分析与测试验证

针对某型车用发动机涡轮增压器,考虑热、机械、气动载荷等多应力耦合作用建立了涡轮气固热耦合仿真模型,通过气动流体稳态分析获得流固交界面的压力、温度分布,随后进行稳态热分析确定固体域的温度分布,最后综合考虑热应力、气动压力和旋转离心力获得涡轮的综合应力和温度分布。为了验证应力分析结果,采用热电偶和非接触应力测试系统测试涡轮工作过程中的表面温度和叶片尖端应力,结果表明仿真温度误差为5.2%,应力误差为7.1%,满足工程要求,为后续可靠性分析和耐久性分析奠定了基础。

考虑失效模式相关性的机械系统可靠性分析

考虑失效模式相关性对机械系统可靠性的影响,提出了一种基于FORM(first order reliability methods)近似的系统可靠性分析方法及其实施流程.采用FORM计算系统各失效模式的可靠度和灵敏度,在此基础上,获得用于衡量失效模式相关性的相关系数矩阵.将系统可靠性模型求解转化为多维正态积分计算,进而采用高效的近似方法获得系统可靠度.给出失效模式灵敏度和随机变量灵敏度的定义及其相应的计算方法.算例结果表明:该方法能够获得较为准确的系统可靠度,且具有较高的计算效率,能够有效识别关键失效模式和随机影响因素.

引信微机电安全系统的可靠性分析与改进

在引信微机电(MEMS)安全系统结构设计与仿真分析的基础上,对其开展了量化的工作可靠性水平评估,并进行设计方案的改进和试验验证。针对小口径弹药引信的工作环境特点,给出MEMS安全系统的设计方案和关键结构的设计要求,并利用有限元仿真分析初步确定设计方案的可行性。同时,为在结构仿真分析的基础上开展定量的可靠性分析,提出基于有限元法的结构可靠性仿真方法及其实现流程,并以ANSYS软件为例提出CAE程序的集成方法和实现步骤,解决可靠性分析程序对有限元软件工具的自动调用问题。综合考虑载荷、结构尺寸和材料参数等因素的随机性,分析关键结构的可靠性水平和主要的影响因素,并据此给出了增加电推冲器装药量、控制关键尺寸的变异系数和取消闭锁机构等改进建议。加工MEMS安全系统的实物样机,并通过试验验证了该设计方案的可行性。

随机载荷作用下扭力轴耐久性优化设计

利用多工况下扭力轴随机载荷时间历程,编制了8级扭矩谱;考虑材料性能、疲劳影响系数等因素的分散性,应用疲劳可靠性理论与方法,建立了耐久性分析模型,计算了疲劳寿命与耐久度。在此基础上,以车辆行驶6 000 km时扭力轴的耐久度作为目标,以刚度可靠性、结构尺寸等为约束,构建基于耐久度的结构优化模型;提出了以双循环策略处理耐久性目标、单循环策略处理可靠性约束的优化求解方法,既保证了目标的计算精度,又提高了优化计算的效率。优化结果表明:扭力轴在满足刚度可靠性等约束的条件下,耐久度得到明显的提高。

基于概率功能度量的疲劳可靠寿命分析方法

在分析疲劳寿命工程常用预计方法的基础上,引入功能度量法,建立疲劳可靠寿命模型,提出可靠寿命计算、灵敏度分析方法。该方法将可靠寿命的计算问题转换为一个球面约束的优化问题,只需进行一次概率功能度量的求解即可获得可靠寿命;利用计算过程的中间量,导出了可靠寿命对随机变量均值、标准差以及确定量的灵敏度计算公式。通过对某型车辆扭力轴的可靠寿命分析,证明基于概率功能度量的疲劳可靠寿命预计方法具有较好的效率和精度,灵敏度结果有效地反映出各变量对疲劳可靠寿命的影响程度。

基于仿真的动作机构可靠性灵敏度分析

机构和机构运动的复杂性给动作可靠性灵敏度的分析带来很大困难,基于动作可靠性仿真结果,求得运动输出量与参数变量的函数关系,进而确定功能失效函数,建立动作可靠性指标表达式,可实现基本变量均值和标准差的灵敏度分析。

微加速度计多失效模式可靠性分析

以梳齿式电容微加速度计为研究对象,开展考虑刚度失效、黏附失效等多个失效模式共同作用下的可靠性分析。首先,建立表征各失效模式的数学模型;并利用结构可靠度方法进行各失效模式的可靠性分析。然后,进行各失效模式的相关性分析,获得相关系数矩阵。最后,以各失效模式可靠性结果和相关系数矩阵为输入,建立微加速度计多失效模式可靠性分析模型;并进行相应的可靠性分析。一方面给出了微加速度计的可靠度,用于判别微加速计是否满足可靠度要求;另一方面给出了微加速度计各失效模式和各随机变量的量化的重要度排序,用于确定具有针对性的可靠性提高措施。

管丝电弧喷涂技术的发展及其在铁路行业的应用

概述了国内外电弧喷涂设备和材料的最新发展状况及今后研究方向。介绍了铁路行业在机械零件修复和桥梁建筑等方面应用电弧喷涂技术实现减磨降噪、高温抗蚀的概况。

车轮磨损失效研究

对车轮磨损机理和影响因素进行了综合分析,提出减小车轮磨损失效的措施。

基于仿真的动作可靠性分析

基于动力学仿真平台,结合可靠性理论模型,实现机构动作的可靠性仿真,对仿真结果进行分析计算即可得到机构的动作可靠性。通过一个案例系统,证明了该方法的可行性和有效性。

基于动作可靠性仿真的评价方法

机构动作存在多种失效形式,比如位移失效、速度失效等。针对多种失效的动作可靠性问题,基于动作可靠性仿真数据,给出了联合密度法、界限法和条件概率法的求解公式。在通过仿真数据获得相关系数的条件下,即可进行机构动作可靠性的综合评价,较之独立假设条件的结果,更接近实际。

电动舵机控制系统可靠性仿真与优化

利用MATLAB SIMULINK和MSC.ADAMS软件建立了某型电动舵机控制系统的动力学仿真模型,针对其动作不到位、频响缓慢、超调等整机性能故障,考虑主要控制参数的随机性,通过拟合性能参数与随机参数的响应面模型进行了可靠性分析;以运动精度误差最小为目标,考虑多个性能可靠度约束建立优化模型,运用概率功能度量法得到了优化的控制参数设计方案。与常规优化结果对比表明,基于该设计方案的电动舵机具有更好的性能和可靠性。

改进布谷鸟算法在成败型产品可靠性抽样检验方案设计中的应用研究

成败型产品可靠性抽样检验方案设计一直是可靠性试验领域亟待解决的问题之一,使用元启发式算法进行求解是一种新思路。布谷鸟算法是近年来提出的一种新颖的元启发式算法,以其简单高效而获得了广泛应用。提出了以风险距离为目标的成败型产品可靠性抽样检验方案设计模型,之后对标准布谷鸟算法的机理进行了阐述,并针对算法局部寻优能力差的问题,提出了一种两阶段发现概率方法来协调算法的全局搜索能力和局部搜索能力,最后结合具体的算例验证了该方法的可行性和有效性。

β晶型成核剂增韧改性聚丙烯研究

研究了自制的 β晶型成核剂用量对聚丙烯力学性能的影响 ,并对 β晶型聚丙烯进行了广角X射线衍射分析。结果表明 :添加 0 5%的 β晶型成核剂 ,使一般聚丙烯的晶型发生了转变 ,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量有所下降 ,悬臂梁缺口冲击强度提高 4倍以上 ,断裂伸长率提高 ,适合于制造各种聚丙烯增韧制品。

改进的结构系统可靠度的条件边缘乘积法

分析了结构系统可靠度计算与多维正态积分之间的转化关系,以及原有的用于多维正态积分计算的条件边缘乘积法的不足之处,从条件正态分位数计算和相关系数矩阵修正两方面给出改进措施,形成一种改进的条件边缘乘积法。该方法采用数值积分方法进行二维正态分布函数的计算,提高原有方法中条件正态分位数计算的精度,并在此基础上对各相关系数矩阵进行修正,从而有效提高了原有方法在串联系统可靠度计算中的精度。同时,将这一改进方法与单失效模式下的结构可靠度显式迭代算法相结合,提出从单元到系统的结构系统可靠度分析流程。数值算例表明了这一改进方法的有效性和实用性。