基于非概率可靠性的鋼坯吊具結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、鋼坯吊具是一種量大面廣的設(shè)備,主要用于轉(zhuǎn)運(yùn)重物。在鋼坯吊具的設(shè)計、加工、運(yùn)行等各個環(huán)節(jié),都存在著大量不可測或不可控因素,影響鋼坯吊具設(shè)計壽命,降低可靠程度?？紤]鋼坯吊具本身的不確定性,本文將區(qū)間有限元與非概率理論相結(jié)合,應(yīng)用于鋼坯吊具可靠性研究中,并對鋼坯吊具主要元件及其系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析,將非概率可靠度指標(biāo)作為約束,引入到優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型中,對其進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計,為鋼坯吊具的不確定性設(shè)計提供有力的理論支持。
　　 (1)研

2、究了基于區(qū)間分析的結(jié)構(gòu)非概率可靠性問題。將區(qū)間分析與結(jié)構(gòu)可靠性聯(lián)系起來,研究了具有區(qū)間特性的設(shè)計參數(shù)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的映射關(guān)系,分析了能夠描述結(jié)構(gòu)可靠性的非概率可靠性指標(biāo),利用實(shí)例分析了區(qū)間運(yùn)算中存在的區(qū)間擴(kuò)張問題。
　　 (2)將區(qū)間有限元和非概率可靠性理論相結(jié)合,建立了基于區(qū)間有限元分析結(jié)構(gòu)非概率可靠性的方法,用于解決鋼坯吊具可靠性問題,并定義了區(qū)間有限元的敏感性因子來描述不確定參數(shù)對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響程度。對區(qū)間有限元控制方程,

3、提出了利用一階泰勒展開法和改進(jìn)的迭代算法對其進(jìn)行求解,來獲得結(jié)構(gòu)響應(yīng)的變化區(qū)間,結(jié)合非概率可靠性指標(biāo)定義,確定結(jié)構(gòu)的可靠程度。
　　 (3)結(jié)合區(qū)間有限元的非概率可靠性分析方法,對鋼坯吊具中連桿、吊梁及鉗臂的可靠性進(jìn)行評估,并分析結(jié)構(gòu)響應(yīng)對不確定參數(shù)的敏感程度。首先分析了連桿的功能函數(shù)為隱式情況下,利用支持向量機(jī)回歸擬合,得到其功能函數(shù),并分析了連桿可靠性及敏感性;然后考慮到吊梁在強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性三種失效模式下,對結(jié)構(gòu)的可靠性

4、及敏感性進(jìn)行分析,并利用全局優(yōu)化算法對區(qū)間有限元控制方程進(jìn)行求解,得到吊梁的結(jié)構(gòu)響應(yīng)區(qū)問;最后在分析鉗臂可靠性及敏感性的基礎(chǔ)上,對鉗臂處于不同可靠性指標(biāo)下進(jìn)行優(yōu)化求解,獲得設(shè)計值。
　　 (4)提出了鋼坯吊具系統(tǒng)的非概率可靠性分析方法,并基于非概率可靠性指標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化。針對鋼坯吊具系統(tǒng)處于多種失效模式下,如何確定主要失效模式,提出了利用增量載荷法來尋找主要失效模式,并確定鋼坯吊具系統(tǒng)的狀態(tài)方程,利用非概率可靠性指標(biāo)的定義,分