基于改进四阶矩的齿轮可靠性研究

齿轮是最常用的传动部件,其常见的失效模式为齿面点蚀与齿根断裂。为了快速、精确地对其进行可靠性分析,提出了一种考虑失效相关的改进四阶矩法。首先,根据失效机制分别建立齿面接触疲劳与齿根弯曲断裂失效的可靠性模型。其次,为提高传统四阶矩求解精度,先使用改进一次二阶矩法求出的二阶可靠性指标,再求得新四阶可靠性指标,从而提高单一失效模式的可靠性求解精度;然后,基于条件概率降维法计算多失效模式间的相关度及考虑失效相关时的整体失效概率。最后,以某系统的传动齿轮为例,比较了所提方法、均值一次二阶矩(Mean Value First Order Second Moment,MVFOSM)法、改进一次二阶矩(Advanced First Order Second Moment,AFOSM)法和传统高阶矩标准化技术(High-Order Moment Standardization Technique,HOMST)法的计算效果。结果显示,所提方法在精度和效率上都得到了较大的提升,提供了一种分析多失效模式可靠性的理论方法。

基于四阶矩法车削颤振可靠性研究

再生颤振是影响加工质量、加速刀具磨损、刀具破坏的主要原因。以车削加工为研究对象,针对具有不确定参数的车削加工颤振预测问题,研究车削加工系统结构动态特性参数具有随机特性的情况下颤振可靠性建模及求解问题。定义车削加工过程不出现颤振的概率为颤振可靠度,建立车削加工系统可靠性模型,研究四阶矩法求解可靠度的问题,提出利用颤振可靠性叶瓣图方法进行颤振预测。通过模态试验对一车床进行频响函数测试,采用四阶矩法计算获得了颤振可靠度,并与蒙特卡洛法获得的可靠度相比较。结果表明四阶矩法计算获得的可靠度与蒙特卡洛仿真结果一致性很好,但是四阶矩法计算精度高而且计算耗时远小于蒙特卡洛法。进行颤振可靠性切削试验,通过观察振纹和分析噪声功率谱识别颤振,对典型参数进行验证,试验结果与分析结果一致。

岩土工程可靠度分析的神经网络四阶矩法

针对岩土工程的功能函数强非线性且难以显式表达的特点,提出了基于人工神经网络的四阶矩法,充分利用了基本随机变量的统计信息。首先利用神经网络对结构的隐式功能函数进行拟合,求得基本随机变量在均值点处的功能函数值及其偏导数,然后利用泰勒级数展开的方法由基本随机变量的前四阶矩求得功能函数的前四阶矩,并借助于Pearson系统获得功能函数的更高阶矩。在此基础上,通过最大熵原理确定以功能函数各阶矩为约束的功能函数的概率密度函数,最后由一次积分得到结构的失效概率。通过数值算例和工程实例不同方法的对比分析,表明基于神经网络的结构可靠度分析四阶矩方法是可行的,有效的,能够满足岩土工程可靠度分析的要求。

基于四阶矩估计的机器人运动可靠性分析

为了研究串联型机器人的连杆尺寸偏差和关节间隙对运动可靠性的影响,将机器人运动路径离散成一系列插补点,有效的运动路径要求每一个插补点的位置误差均在精度范围之内.以离散点的位置误差为随机变量,通过研究路径中所有离散位置点误差的极值分布,基于最大熵原理建立机器人系统的功能函数.采用四阶矩估计法,对机器人的可靠性进行计算.与传统的一阶可靠性方法、一次二阶距估计法及Monte Carlo模拟进行对比分析.结果表明,采用四阶矩估计方法能够提高计算精度,显著缩短计算时间.

失效相关的齿轮一次四阶矩可靠性分析

齿轮是机械传动的关键零件之一,为了分析其可靠性,在改进的验算点一次二阶矩可靠性方法基础上,应用Taylor级数展开和Hermite多项式近似等方法,推导了齿轮功能函数的验算点前四阶矩,分析了具有齿根断裂和齿面点蚀两种主要相关失效模式的齿轮传动可靠性,给出了其相关系数和齿轮的可靠度。另一方面,因影响齿轮失效的因素繁杂众多,计算齿轮的可靠度时,不管是用一次二阶矩可靠性方法还是四阶矩可靠性方法,其计算量均偏大,且容易出错。针对该问题,提出了一种分类变差系数验算点一次四阶矩可靠性分析方法,该方法对齿轮功能函数的不同基本随机变量进行分类综合,减少了设计变量,使计算量明显减小,解决了用矩方法分析结构可靠性时计算量偏大且易出错的难题。最后应用所提分类变差系数验算点一次四阶矩可靠性分析法估计了某车床主轴箱一对传动齿轮的可靠性,计算结果显示该对齿轮齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度有一定的相关性,所用一次四阶矩方法因包含偏度、峰度等更高阶的统计信息可进一步提高估计精度。

基于四阶矩的车辆传动轴可靠性灵敏度分析及结构改进

提出了基于四阶矩理论的机械可靠性灵敏度分析的数值方法,建立了履带式车辆传动系统传动轴的力学模型,以传动轴为研究对象讨论分析了在仅知道机械构件结构随机分布参数前四阶矩的情况下机械构件的灵敏度分析问题,给出了传动轴可靠度随其各个结构参数改变的灵敏度变化规律,研究了结构设计参数的改变对传动轴可靠性的影响,为传动轴的可靠性优化提供理论依据,进而基于可靠性灵敏度分析结果对传动轴的结构改进进行研究,研究成果可以推广到相关机械可靠性灵敏度设计和结构优化领域,具有非常重要的实用意义。

边坡稳定可靠度分析的新型四阶矩法

提出了一种边坡稳定可靠度分析的新型四阶矩计算方法.该方法将均匀设计法、径向基神经网络技术和最大熵原理相结合对边坡进行可靠性分析.采用均匀设计法确定粘聚力和内摩擦角的网络训练样本空间,并采用基于有限元的强度折减法计算样本空间中样本所对应的边坡安全系数.利用这些样本及对应的安全系数训练径向基神经网络.利用训练好的神经网络获得满足统计数量要求的边坡安全系数,并计算边坡安全系数前四阶矩.利用最大熵原理得到边坡安全系数的概率密度函数近似表达式、边坡失效概率以及相应的可靠指标.该方法的计算结果与蒙特卡罗法的计算结果对比表明该方法具有较高的精度.

基于四阶矩的路网总行程时间可靠性评价

为了评价供需服从任意分布时的路网总行程时间可靠性,提出一种基于四阶矩的计算方法.通过计算机模拟计算出路网出行总时间的四阶矩,然后推导总行程时间预算与四阶矩之间的关系,继而定义了路网总行程时间可靠性,并采用逆向求解方程得到该值.通过在大型算例路网上进行测试,得到该网络的不同预算下的总行程时间可靠性.分析结果表明,路网总行程时间可靠性随着总行程时间预算的增加而增加,当增加到一定程度时,可靠性趋于稳定值1.0,完全符合实际情况,从而说明计算机模拟加上逆向求解的基于四阶矩的可靠性算法是一个有效的算法,可以很好地应用在供需随机分布路网的行程时间可靠性研究中.

基于四阶矩的单矢量水听器多声源定位算法

为了克服基于四阶累积量的矢量水听器声源定位算法的计算复杂度高、运算量大以及定位精度不高等问题,提出一种基于四阶矩的单矢量水听器多声源定位算法.该算法利用信号四阶矩的性质,将单矢量水听器阵元数和声源数进行虚拟扩展,从而得到更多的多声源定位信息;通过提取有效阵元的方法减少了冗余,利用搜索峰值方法得到期望的多声源方位.理论分析和实验结果表明,该算法有效降低了计算量、提高了定位精度,克服了基于高阶累积量的矢量水听器定位算法的不足.

一种基于约束最小四阶矩的盲自适应多用户检测方法

基于约束最小四阶矩(LeastMean Fourth,LMF)准则,提出了一种新的高阶统计类型的盲多用户检测方法.通过理论分析和证明,采用此准则的盲多用户检测算法能够收敛于全局最小值,且该极值点符合多用户信号迫零解相关的要求.利用最速下降梯度方法,文中给出了盲自适应LMF接收机形式.该多用户接收机具有运算复杂度低,收敛性能好的特点.在AWGN信道和多用户环境中的仿真结果进一步验证了理论分析的结论.

考虑失效相关的圆柱蜗杆传动四阶矩可靠性分析

为了评估圆柱蜗杆传动机构的可靠性,利用Taylor级数将蜗杆传动机构功能函数进行展开并得到其前四阶中心矩,以此作为约束条件,结合最大熵原理分别得到蜗轮齿面接触强度和齿根弯曲强度结构功能函数的概率密度函数,在此基础上,分析了蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式的可靠性。另一方面,考虑蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式之间的相关性,建立了其失效相关条件下的可靠性模型,给出了两种失效模式之间的相关系数和蜗轮总体可靠度。以某减速器蜗轮为例对所提方法通过蒙特卡洛仿真进行了验证。结果表明,基于四阶矩和最大熵原理的可靠性方法具有较高的精度,蜗轮两种失效模式之间存在一定的相关性。因此,考虑失效相关的蜗轮可靠性评估方法对于蜗杆传动的综合可靠性评估具有重要的意义。

基于简化四阶矩法的各种截面钢管混凝土轴压承载力可靠度分析

该文采用新点估计法和简化四阶矩法对丁发兴提出的钢管混凝土轴压承载力公式进行可靠度分析,该公式考虑了不同截面钢管形状约束系数,且探讨了不同截面形状、混凝土等级、钢材强度等级、两种荷载组合以及不同荷载比对可靠指标的影响。分析结果表明,不同截面形状的钢管混凝土轴压承载力公式的可靠指标均高于3.7,满足目标可靠指标3.2的要求;当办公室活恒载比为1.0时,混凝土强度越高时,可靠指标越大。

基于四阶矩技术的连杆的可靠性灵敏度设计

基于四阶矩技术,提出了1种连杆的可靠性灵敏度设计的数值计算方法,并对这种计算方法的精确性做了比较,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了非正态分布参数的改变对连杆可靠性的影响,为分析和修改连杆的可靠性提供了理论依据.

功能函数不明确结构四阶矩可靠度的分析方法

本文探讨了功能函数不明确结构四阶矩可靠度的分析方法。给出确定利用最大熵原理建立的功能函数概率分布密度的待定参数时由高斯积分表达的离散化公式。本文方法是为功能函数不明确结构而提出的,也可用于功能函数为显式结构的可靠度分析。特别本文采用的高斯积分离散化公式使在同样的精度下计算量大为减少,解决了四阶矩可靠度分析的费时问题。

基于四阶矩法的输电线路覆冰可靠度分析

架空导线长期处于复杂环境下,经常遭受覆冰影响。为了保证输电线路的安全运行,架空导线的可靠度分析是十分必要的。以输电线路的导线强度失效为失效边界,选择导线的覆冰厚度和容许应力为基本随机变量建立功能函数。采用简化的四阶矩法计算架空导线的可靠指标,并与一次二阶矩法和基于MATLAB的蒙特卡洛模拟法的结果对比。另外引入功能函数的峰度及偏度到可靠度分析中。结果表明:四阶矩法的功能函数值及可靠指标普遍偏于保守,并且其可靠指标计算的结果相比一次二阶矩法的结果依然可取。因此可将改进的四阶矩法应用于等高悬点输电线路的可靠度计算中。

基于最小四阶矩准则的RLS空时多用户检测算法

为了解决常用高阶准则存在局部极小点问题,提出了一种约束最小四阶矩(LMF)盲多用户信号检测准则,它是最小均方准则(LMS)的一种高阶改进形式.通过Hessian矩阵对LMF目标函数的凸性分析,证明这种检测准则拥有全局收敛的特性.将此检测准则与最小二乘迭代方法相结合,在空时多径CDMA系统中构造出自适应RLS-LMF多址检测算法,继承了前者的稳态解相关性能和后者的计算有效性.在多径CDMA信道和直扩超宽带(DS-UWB)空时信道下的仿真实验表明,该算法在保证高收敛速度的同时,拥有优异的稳态检测性能.

基于四阶矩切片循环谱的非周期性直扩信号检测与参数估计

由于非周期性直扩信号破坏了伪码的周期性和相关特性,原周期性直扩信号检测方法将失效或性能严重恶化。本文在信息序列不相关的前提下,利用四阶矩切片能有效抑制高斯白噪声和其循环相关谱具有明显谱峰的特点,提出一种基于四阶矩切片循环相关谱的非周期性直扩信号盲检测方法,该方法同时能精确估计信号载频。这种方法不需要先验信息,计算简单,易于工程实现。仿真结果表明,在虚警概率为1%,信噪比为-21dB时,该方法的检测概率可达到90%以上;当信噪比高于-18dB时,载频估计的归一化标准差低于0.002;该方法的检测和载频估计性能均优于二次四阶矩切片法、平方倍频法和倒谱法。

基于四阶矩法的输电线路抗风可靠度分析

风荷载是输电线路设计的主要控制荷载,因此改进输电线路在风荷载下的可靠度分析具有重要的意义.选择等高悬挂点的架空导线为研究对象,以大风作用为气象条件,选择风速和结构强度为相互独立的随机变量,利用实用的四阶矩法求得结构的可靠指标,并且引入功能函数的峰度和偏度进行分析.另外结合新型材料碳纤维复合芯导线,计算其可靠指标,并与常规的钢芯铝绞线的结果进行对比.结果表明:实用四阶矩法的可靠指标可取;高阶统计参数可以全面描述功能函数,指导结构设计;提高结构强度可以大幅度改善结构的可靠性;另外新型导线的可靠指标相比常规导线大大提高.因此可将可靠度分析的实用方法应用于架空导线的结构设计中.

含有相关随机变量结构四阶矩可靠度的计算方法

结构四阶矩可靠度分析是计算高可靠性结构可靠度的一种有效方法。本文提出含有相关随机变量结构四阶矩可靠度的计算方法,主要推导了功能函数前四阶矩的近似计算公式。

隐式极限状态方程可靠性灵敏度四阶矩估算

将四阶矩方法与响应面方法相结合,提出一种适用于隐式极限状态方程的可靠性灵敏度四阶矩估算方法。该方法将可靠性灵敏度计算方法与有限元方法相结合,可以准确、快速地计算具有任意分布设计变量的复杂模型可靠性灵敏度,为复杂结构可靠性灵敏度计算提供了一种新思路。对曲柄滑块机构和压力容器管接头两个不同类型的数值算例进行了可靠性灵敏度计算,并采用Monte Carlo方法对计算结果进行了验证。结果表明,两种方法计算得到的可靠性差异很小,且四阶矩估算方法的计算效率远高于Monte Carlo方法的计算效率。