基于矩方法的相關(guān)失效模式機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性穩(wěn)健設計.pdf

1、在機械設計的過程中，不確定問題是無法避免的，處理這些不確定問題通常使用可靠性方法。同時，不確定因素對機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的影響程度也各不相同，在設計階段需要盡量消除不確定因素帶來的負面影響。作為保證產(chǎn)品安全可靠的有效工具，不確定性分析和可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設計能夠幫助設計人員獲得最佳的性能指標。本文在現(xiàn)代數(shù)學、力學以及可靠性理論研究的基礎上，對機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的不確定性、概率相關(guān)性等進行合理建模，建立了隨機因素對機械系統(tǒng)性能影響的定量分析模型，并將主要

2、的隨機因素融入到機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化模型中，尋找最優(yōu)的、最可靠、最穩(wěn)健的產(chǎn)品設計方案。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.詳細、系統(tǒng)地闡述了隨機參數(shù)機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的不確定性分析與可靠性穩(wěn)健設計的理論體系和基本框架，描述了不確定性建模、概率相關(guān)性建模、可靠性分析、可靠性靈敏度分析以及可靠性穩(wěn)健設計的基本任務和主要內(nèi)容，并對相關(guān)理論的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了總結(jié)和評述。
　　2.提出了一種基于分項系數(shù)的風險評估方法。針對傳統(tǒng)安全因子

3、在設計上的不足，在相關(guān)可靠性理論研究的基礎上，結(jié)合一次二階矩法，分別給出了線性和非線性極限狀態(tài)方程情況下的分項系數(shù)計算方法。討論了裂紋擴展導致的強度退化結(jié)構(gòu)，將基于可靠性的分項系數(shù)與裂紋擴展引起的可靠性變化相關(guān)聯(lián)，提出了一種使用分項系數(shù)的含裂紋結(jié)構(gòu)的風險評估方法。
　　3.研究了多失效模式下機械零件的可靠性穩(wěn)健設計問題。分別討論了失效模式獨立與相關(guān)時機械零件的可靠性問題。首先根據(jù)機械零件失效模式較少的特點對其進行獨立假設，使用隨機

4、攝動技術(shù)、四階矩以及高階矩標準化技術(shù)，提出了計算機械零件可靠性及可靠性靈敏度的有效方法，并結(jié)合可靠性優(yōu)化模型，建立了基于可靠性靈敏度的穩(wěn)健優(yōu)化模型。當考慮失效模式相關(guān)時，使用Copula函數(shù)描述失效模式間的相關(guān)性，結(jié)合概率論與阿基米德Copula函數(shù)的性質(zhì)，討論了失效模式相關(guān)時機械零件的可靠性和可靠性靈敏度的計算方法，并在此基礎上進行了可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設計。
　　4.研究了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性穩(wěn)健設計問題。結(jié)合隨機攝動法、Edgewor

5、th級數(shù)展開及相應的經(jīng)驗修正公式，提出了任意分布參數(shù)下結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性計算方法。根據(jù)概率網(wǎng)絡估算方法，使用Pearsonian相關(guān)系數(shù)描述失效模式間的相關(guān)性，在可靠性分析的基礎上，討論了失效模式相關(guān)時任意分布參數(shù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性靈敏度問題。把可靠性靈敏度作為子目標函數(shù)融入優(yōu)化設計模型中，建立了一種實用的任意分布參數(shù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設計模型。
　　5.討論了相關(guān)失效模式復雜機械結(jié)構(gòu)的可靠性與可靠性靈敏度計算問題。針對機械結(jié)構(gòu)