滑面极径-应力-强度耦合关联下非线性破坏特征边坡稳定性极限平衡分析方法

非线性强度准则下边坡破坏模式、滑面应力以及岩土剪切强度参数存在耦合关联,从而加大了边坡稳定性分析与最可能破坏模式揭示的难度。为此,以滑面应力计算模式代替条块划分下条间力假设模式,并嵌入非线性Mohr-Coulomb(简称M-C)强度准则以及引入滑面端部应力约束条件。在此基础上,结合滑体整体力学平衡条件,建立滑面应力计算模式下非线性破坏特征边坡稳定性极限平衡解答。与此同时,依据现有滑面模型,将滑面概化为旋转中心点下极径与极角所表征的曲线,以此构建通用型滑面生成模型。进一步,针对分层边坡,提出合理的“应力连续+最不利剪切方向”层间滑面连接模式。随后,采取滑面极径-应力-强度联合迭代法,整合滑面应力计算模式下边坡稳定性极限平衡解答与通用滑面生成模型,实现非线性强度准则下边坡稳定性有效分析与最可能失效模式可靠揭示。通过多个边坡算例对比分析,此方法的可行性得以验证,而且当前研究工作将有利于进一步探明非线性强度准则下边坡破坏机制。

应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法

针对滚动轴承可靠性低、缺乏设计依据等问题,提出一种应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法。考虑滚动轴承实际承载当量动载荷和规定当量动载荷的随机特性,假设两者为服从对数正态分布的随机变量,建立滚动轴承可靠性评估与设计模型。其次,对多型号多工况下的深沟球轴承和角接触球轴承进行仿真验证,结果表明:本文提出的滚动轴承可靠性评估与设计方法,通过分析当量动载荷的许用范围,结合轴承设计公式可以使优化后的轴承满足在该工况下的目标可靠性寿命,准确有效的实现滚动轴承的可靠性评估与设计。

基于Kumaraswamy分布多部件应力-强度模型统计推断

为研究串联系统下多部件应力-强度模型的可靠性问题,基于Kumaraswamy分布,采用极大似然法给出参数及应力-强度模型可靠度的极大似然估计(maximum likelihood estimation,MLE);再利用Jeffreys准则构造无信息先验分布,运用马尔可夫链蒙特卡洛(Markov chain Monte Carlo,MCMC)方法给出参数及应力-强度模型可靠度的贝叶斯估计;最后,利用逆矩估计方法给出参数及应力-强度模型可靠度的逆矩估计(inverse moment estimation,IME)。数值模拟结果表明,在不同系统可靠度及不同样本量条件下,通过对3种估计方法的数值进行比较发现贝叶斯估计效果最好,IME优于MLE。该研究为探讨串联系统多部件应力-强度模型可靠性提供了一定的理论基础。

基于混合威布尔分布的应力-强度模型可靠度估计

为了获得产品完全的故障数据和相对准确的可靠度,在逐步Ⅰ型区间删失下,假设应力和强度变量相互独立,应力变量服从一个Lindley分布,强度变量服从混合威布尔分布,构建应力-强度模型进行可靠度估计。首先,运用EM算法和Bootstrap方法分别推导得到模型可靠度R的极大似然估计和区间估计,再基于Monte-Carlo模拟及实例数据,运用上述方法对模型的可靠度估计进行分析。结果表明,在偏差意义下,随着样本量的增加,混合威布尔的可靠度估计值逐渐接近真实值。同时,运用混合威布尔分布和单一威布尔分布对Monte-Carlo模拟及实例数据进行拟合分析。结果显示,在AIC信息准则下,混合威布尔分布拟合效果优于单一威布尔分布。

基于应力-强度理论的角接触球轴承可靠性分析

角接触球轴承广泛应用于航空、航天和精密机床等转子系统,其可靠性对整个机械系统十分重要。文章通过对随机变量进行抽样,将抽取样本带入轴承力学模型以获得相应的最大接触应力,基于应力-强度理论建立了轴承可靠性分析的极限状态方程,使用主动学习Kriging模型(Active learning Kriging,AK)结合蒙特卡洛模拟法(Monte Carlo Simulation,MCS)的AK-MCS方法对角接触球轴承进行可靠性分析。

基于动态Copula统计拟合应力-强度相关性干涉的可靠性模型

为计算机械零部件在动载荷作用下的应力-强度相关性干涉响应可靠度问题,引入描述相关性的Copula函数和随机过程理论,建立动态可靠度计算模型。由于随机积分路径的复杂性,采取离散化思想将随机过程退化为随机变量,计算固定时刻下的可靠度;此外,采取函数拟合优化方法使可靠度数值连续化,基于模型复杂度及拟合残差筛选最优可靠度函数拟合方式。最后,计算验证了方法的有效性与可行性。

广义逆指数分布应力-强度模型的可靠性评估

基于广义逆指数分布,研究应力-强度模型的可靠性评估问题。首先,利用极大似然法给出参数及应力-强度模型可靠度的极大似然估计。其次,通过形状参数选取Gamma共轭先验,在平方损失下运用Gibbs抽样算法及Lindley近似算法给出不同超参数选择下应力-强度模型可靠度的贝叶斯估计。最后,通过Monte-Carlo模拟对2种估计方法的精度进行比较。数值模拟结果表明,贝叶斯估计优于极大似然估计,基于Lindley近似算法的贝叶斯估计优于基于Gibbs抽样算法的贝叶斯估计。

石灰改良膨胀土的应力-应变-强度特征与本构描述

为探讨石灰改良膨胀土的变形特征与破坏机制,以压实度为95%的荆门石灰改良膨胀土为研究对象,开展了单轴、侧限、三轴压缩应力状态下的力学性质试验。试验结果表明:即使湿化饱和后石灰土也具有较高的刚度与强度;单轴压缩状态下,无论饱和还是非饱和状态,石灰土的破坏都为典型的脆性破坏;三轴压缩状态下石灰土破坏前剪缩,同时伴随应变强化,即将破坏时开始剪胀,随后表现为应变软化;围压对石灰土的脆性破坏与破坏后的剪胀有一定的抑制作用,但即使在200 kPa围压下,试样仍发生脆性破坏。在辨明石灰土应力、变形机制的基础上,选用Duncan模型描述其脆性破坏前表现出的压硬性、剪缩性与应变强化特性,标定了相应模型参数,通过数值模拟与平行试验的对比验证了模型的适用性与参数的可靠性。

应力-强度相关性干涉的静态和动态可靠度计算模型

为解决机械零件可靠度计算中的应力-强度相关性干涉问题,根据两者负相关结构,运用Copula函数的相关性理论,建立了静态和动态应力-强度相关性干涉模型.根据综合应力和综合强度各构建分量之间的正相关性,给出了确定其分布的算法和估计相关程度参数的方法.分析了相关程度参数的变化对相关性模型中Copula函数的影响.结果表明,机械零件的可靠度随相关程度参数动态连续变化,下界与应力-强度完全负相关对应,上界与应力-强度独立对应.在算例条件下,传统独立模型比静态应力-强度相关性干涉模型计算的可靠度偏高2.18%.

基于应力-强度干涉理论的采煤机截割部关键零件可靠性分析

随着中厚煤层不断开采完毕,薄煤层开采比重将不断加大,其安全、高效开采日显重要,但由于开采空间有限、条件恶劣,采煤机易出现设计结构不合理、工作状态不稳定、可靠性差等问题。以MG2~* 100/455-BWD新型薄煤层采煤机截割部为工程对象,采用Pro/E,ANSYS,ADAMS建立了该采煤机的刚柔耦合虚拟样机模型,基于破煤理论建立了采煤机螺旋滚筒的力学模型,通过MATLAB编制了相关程序解决了刚柔耦合虚拟样机模型载荷添加的问题;通过虚拟仿真获取了关键零件输出轴、壳体、行星架的Von Mises应力分布及最大应力节点应力值的时域信息,以30组不同牵引速度仿真模型的仿真结果建立了各关键零件的最大应力分布函数;以应力-强度干涉可靠性理论为基础,结合各关键零件的最大应力分布函数及所用材料强度分布函数,在考虑载荷作用次数情况下,建立各关键零件在随机载荷多次作用下的可靠度计算模型。经分析计算得到输出轴、行星架、壳体的可靠度分别为0.978,0.536及0.614,研究发现:行星架与壳体存在应力集中现象,应力最大位置分别位于行星架腹板与花键轴相交处及壳体惰轮轴孔后侧与行星减速器承载部分相交处。在对薄弱零件改进后,行星架、壳体的可靠度分别达到0.969 0和0.997 4,满足使用要求。该方法可有效缩短产品设计周期,提高采煤机关键零件的设计质量及可靠性。

两端截尾分布理论及其在应力-强度干涉模型中的应用

在理论分布的基础上 ,提出两端截尾分布理论 ,并讨论了在不同条件下不同设计变量截尾点的确定方法。在进行机械零件、构件的可靠性计算时 ,目前都是利用应力-强度干涉模型 ,从符合工程实际出发 ,本文建立了两端截尾分布的应力 -强度干涉模型 ,并推导建立了应力、强度服从不同截尾分布时机械零件、构件的可靠度计算公式 ,为工程应用提供了方便实用的条件。

应力-强度模型可靠性评估的仿真分析

在应力－强度干涉模型中，当应力、强度均服从正态分布，且分布参数未知的情况下，讨论了给定验前分布情况下的可靠性Ｂａｙｅｓ精确下限，同时给出了无验前信息时的可靠性Ｂａｙｅｓ精确下限。鉴于精确限计算的复杂性，给出了应力－强度模型可靠性下限的近似计算方法，同时给出了可靠性的近似分布。最后，利用Ｍｏｎｅｔ－Ｃａｒｌｏ方法分析了近似算法的精度。

不同水化状态下的压实膨胀土应力-应变-强度特征

为探讨水化状态对饱和压实膨胀土应力-应变-强度特征的影响,以压实度为95%的荆门弱膨胀土为研究对象,开展了2种典型水化状态下的固结与三轴试验,其中第1种水化状态采用常规饱和方法,第2种水化状态为试样自由膨胀至稳定状态。结果表明:(1)受变形约束条件与渗径的影响,不同水化状态下体膨胀率有较大差别;(2)第2种水化状态下的饱和压实膨胀土具有更大的硬化指数λ与膨胀指数κ、较小的弹性剪切模量,其有效内摩擦角为第1种水化状态下的77.2%,体现出膨胀土饱和强度的变动性;(3)2种水化状态下的固结曲线均呈现出明显的屈服现象,其屈服应力分别为123.2 kPa与94.5 kPa;(4)第1种水化状态下,低围压下试样应变软化与剪胀,高围压下应变强化与剪缩;第2种水化状态下试验围压范围内均发生剪缩和轻微的应变软化;(5)2种水化状态下试样在固结与剪切过程中均表现出超固结性,这种超固结性并非完全由先期固结压力所致,而是试样受荷过程中膨胀受到约束造成的;(6)不同水化饱和状态下初始孔隙比不同,膨胀势也不同,膨胀势与外部约束条件、排水条件、应力状态相互作用,造成其应力-应变-强度特征的差异性。

应力-强度相关性干涉下的随机安全系数与零件可靠性设计

为解决机械零件可靠度计算中的应力—强度相关性干涉问题,根据两者负相关结构,运用Copula函数的相关性理论,基于零件可靠性计算的相关性干涉模型,建立了应力—强度相关性干涉下的随机安全系数—可靠度计算模型,并给出机械零件的平均安全系数可靠度计算方法。以受拉零件为代表,借助于相关性干涉的联结方程,给出了应力—强度相关性干涉下静强度可靠性设计的通用型求解方法和步骤,通过算例,说明了该模型的有效性、准确性。

考虑模型性不确定性的应力-强度干涉模型

传统干涉模型未考虑设计变量的模型性不确定性影响.通过讨论模型性不确定性的来源,以概率应力-强度干涉模型为基础引入描述模型性不确定性的随机变量H.分析了H的分布形式,并分别给出了大、小样本容量时H分布参数的计算方法,从而建立了考虑模型性不确定性的应力-强度干涉模型,同时给出了可靠性指标β的算法.分析结果表明该文提出的干涉模型可以很好地描述模型性不确定性.

基于Monte Carlo法的应力-强度总体干涉模型建立

通过Monte Carlo法模拟抽样出应力和强度的大量样本值,得到建立应力-强度样本干涉模型的数据原型。运用概率纸检验数据分布,直观地确定了应力或强度模拟样本值分布类型。应用极大似然估计确定应力和强度总体分布参数,从而最终得到应力-强度总体干涉数据模型。以蜗轮结构可靠性设计模拟出总体干涉模型,再计算出可靠度为0.999 6,为可靠性数据缺乏时进行机械零件可靠性设计提供了一种思路,具有一定的参考价值。

应力-强度干涉模型的可靠度计算方法的研究

静态应力 -强度系统的可靠度仅与应力和强度的干涉有关 ,应力 -强度干涉模型在概率法设计和可靠性预测中 ,有非常重要的作用。对应力 -强度干涉模型的 4种重要的可靠度计算方法进行了介绍、分析和比较 ,并对各自的特点。

应力-强度模型的Bayes可靠性分析

当应力、强度分别服从于正态分布、指数分布和Weibull分布时 ,分析了应力 -强度模型的可靠性评估 ,着重讨论了无信息验前下的Bayes可靠性评估。仿真结果表明 ,无信息验前下的评估结论可以很好地用频率学派的观点来解释。

数字图像相关法测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹应力强度因子

提出了一种通过数字图像相关方法测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端位置和应力强度因子的试验方法。试验通过数字图像相关方法测定裂纹尖端区域位移场数据,将位移场数据带入极坐标系下位移场方程,计算裂纹尖端位置和应力强度因子。试验结果表明:采用该方法可以准确的测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹应力强度因子、裂纹尖端位置及裂纹扩展长度,解决了以往研究方法因不能准确测定裂纹尖端位置和扩展方向,而无法准确测定岩石应力强度因子的难题。

基于参数估计区间的应力-强度干涉模型

经典干涉模型未考虑设计变量的统计性不确定性影响,笔者从应力-强度干涉模型和统计区间估计理论出发,给出了考虑统计性不确定性的可靠性指标β的描述与计算,建立了基于参数估计区间的应力-强度干涉模型,获得了统计性不确定性和样本容量之间的关系。分析结果表明:笔者提出的干涉模型可以很好地描述统计性不确定性。