多维平行六面体模型非概率可靠性灵敏度分析

可靠性灵敏度能够反映基本变量分布参数对可靠度的影响程度,为可靠性分析与优化设计提供指导。提出了一种基于多维平行六面体模型的非概率可靠性灵敏度分析方法。首先,给出基本变量域完全位于安全域时采用非概率可靠性指标,而基本变量域与安全域有交集时采用非概率失效度作为可靠性度量的原因。其次,推导结构线性系统的可靠性灵敏度解析式,并进一步探讨所提方法对结构非线性系统的适应性问题。最后,通过3个工程算例验证文中方法有效可行。

一种结构不确定分析的改进多维平行六面体模型

多维平行六面体模型是一种能够同时考虑相关变量和独立变量的非概率凸集模型,更适用于工程结构中常见的多源不确定性问题。为更加有效合理地度量结构不确定性,提出一种改进多维平行六面体模型。通过定义区间变量的相关角和边缘区间,给出模型不确定域的显式表达式,进而给出依据实验样本点构建多维平行六面体模型的方法。3个算例分析结果表明,改进多维平行六面体模型能够较好地反映区间变量之间的相关性,是一种比传统多维平行六面体模型更为紧凑合理的模型。

基于多维子平行六面体模型的可靠性分析方法及应用

针对汽车结构系统中不确定参数同时具有大不确定度和相关性的问题,开展了基于多维子平行六面体模型的可靠性分析方法及其应用研究。首先,通过划分多维平行六面体模型的边界区间提出了一种多维子平行六面体模型,并将其用于描述系统的大不确定度参数;然后,将1阶摄动法与多维子平行六面体模型相结合,提出了一种适用于处理系统参数同时具有大不确定度和相关性的非概率不确定性分析方法;接着,基于不确定性分析方法,建立了系统可靠性分析模型并进行可靠性分析研究;最后,以汽车声固耦合系统、盘式制动器系统和电动车动力总成悬置系统为研究对象开展算例分析,分析了系统响应的不确定性和可靠性,验证了方法的有效性。相关分析结果表明:所提出的方法可有效地处理汽车结构不确定参数同时具有大不确定度和相关性的问题,并具有较高的计算精度和效率。

基于多维平行六面体模型的动力总成悬置系统固有特性分析

工程实际中,汽车动力总成悬置系统不可避免地存在着一定的参数不确定性,且不确定参数间往往同时存在一定的相关性与独立性。本文中引入多维平行六面体模型处理系统参数相关性和独立性并存的情形,结合蒙特卡洛法提出了一种悬置系统固有特性的不确定性分析方法,并给出了方法的分析步骤。对某悬置系统的数值分析结果表明:该方法能有效处理系统不确定参数的相关性和独立性,与未考虑参数相关性的区间方法相比,该方法能获得更为合理的固有频率和解耦率区间范围;对于给定的研究模型,其左右悬置点的刚度相关性对系统固有特性的影响比较明显,在设计和研究过程中应给予重点关注。

改进的平行六面体凸模型识别动力学不确定参数区间的方法

提出了一种改进的平行六面体凸模型,以便更普遍地描述不确定参数之间的相关性。结合逆响应面模型,建立了一种动力学不确定参数区间识别方法。首先,采用改进的平行六面体二维模型描述结构动力学响应频率的不确定域相关分布,再构建其多维模型,并通过仿射坐标变换将其转化为标准参数空间中的区间形式;然后,以此参数空间内的响应频率为输入,结构不确定参数为输出,构建能避免区间扩张问题的完全平方项区间逆响应面模型;进而进行区间运算,识别动力学不确定参数区间;最后,以一个3自由度质量弹簧系统仿真算例和一个螺栓连接框架结构模态实验进行了验证。结果说明:此方法能够有效性地识别结构的动力学不确定参数区间,具有较高的识别精度。

桥式起重机主梁的平行六面体可靠性分析

文中系统地研究了以区间、椭球和平行六面体3种不确定性描述方法下相应的可靠性模型,并通过一悬臂梁算例作出具体阐述;鉴于桥式起重机工程系统比较复杂,难以回避不精确的、不完整的和不确定的信息,从实际应用层面上,以桥式起重机主梁为研究对象,详细介绍了其力学模型、所受载荷及危险截面位置,确定了影响桥式起重机主梁结构可靠性的不确定性参数,根据结构失效准则确定主梁结构的极限状态函数,基于平行六面体的非概率可靠性模型,具体探讨了载荷、材料特性等不确定参数对主梁结构强度和刚度的影响,最终建立了桥式起重机主梁结构的非概率可靠性分析方法,结果表明了文中所提方法的合理性。

纯电动汽车悬置系统固有特性的不确定性和相关性传播分析

针对纯电动汽车动力总成悬置系统(Powertrain Mounting System,PMS)参数同时存在不确定性和相关性的情形,开展了纯电动汽车PMS固有特性的不确定性和相关性传播分析研究。利用多维平行六面体模型量化系统参数不确定性和相关性;基于多维平行六面体模型,将正则化法、泰勒展开法及中心差分法相结合,提出了一种PMS固有特性响应不确定性传播分析的MP摄动法。结合系统固有特性响应数据,基于蒙特卡罗法和置信度,提出了一种系统固有特性响应的相关性传播分析方法。以某纯电动汽车PMS算例验证了方法的有效性。分析结果表明:系统参数的不确定性会使得系统响应具有不确定性,而系统参数的相关性会使得系统响应具有一定的相关性。

一种考虑参数不确定性和相关性的悬置系统固有特性分析方法

针对汽车动力总成悬置系统参数同时存在不确定性和相关性的复杂情形,提出了一种汽车动力总成悬置系统固有频率和解耦率的不确定性分析方法。首先,基于多维平行六面体模型对具有不确定性和相关性的系统参数进行描述;其次,结合正则化、泰勒级数展开和中心差分法等方法,计算悬置系统固有频率和解耦率的不确定性响应;再次,给出方法的具体分析步骤;最后,以蒙特卡洛法作为参考方法进行对比验证。结果表明,悬置系统不确定性参数的相关性对系统固有特性响应有一定影响。所提方法在求解系统不确定性响应方面表现出较高的计算精度和计算效率,可为汽车动力总成悬置系统固有特性的计算、评估和优化设计提供参考。