不確定結構（機構）分析和可靠性專題研究.pdf

1、實際工程結構中存在大量的誤差和不確定性，在結構分析中必須考慮這些不確定因素。研究不確定性問題的數(shù)學模型主要有三種：概率模型、模糊模型、凸集模型或區(qū)間分析。其中，區(qū)間分析具有簡單實用的特點。由于機構形體可變、失效模式眾多，機構可靠性問題較之結構可靠性問題難度要大得多。目前，關于機構可靠性的理論和方法尚不完善。 本文對不確定性結構的靜力響應分析、動力特性分析和非概率可靠性計算，以及機構運動的可靠性等專題進行了研究。主要內容如下：

2、 l、基于不確定性的區(qū)間模型描述，研究了不確定結構的區(qū)間有限元解法。提出了區(qū)間靜力控制方程組的兩種有效解法：區(qū)間逐步離散法和區(qū)間因子法。區(qū)間逐步離散法既考慮到區(qū)間線性方程組中各矩陣元素的相關性，又考察了區(qū)間元素取區(qū)間內點值的情況，結果趨近于真實解。用區(qū)間因子法求解不確定性問題方法簡便，只需一次結構分析即可獲得靜力位移和應力響應的區(qū)間。 2、討論了求解靜力區(qū)間線性方程組的泛灰數(shù)方法。該方法將區(qū)間線性方程組轉化為泛灰數(shù)方程組求解

3、，方法簡單易行，但在使用中有不完善的地方。本文對此提出一種新的泛灰數(shù)轉換規(guī)則，通過算例驗證了新規(guī)則的合理性。 3、基于區(qū)間有限元進行了不確定結構動力特性分析。針對廣義區(qū)間特征方程的求解提出了區(qū)間離散方法和區(qū)間因子法，算例分析說明了所建模型和求解方法的可行性、有效性。區(qū)間離散算法不引入更多假設，適用面較廣，收斂速度較快。區(qū)間因子法易于分析結構參數(shù)的區(qū)間不確定性對結構動力特性的影響。 4、基于傳遞矩陣法對不確定鏈式結構進行動

4、力特性分析。對不確定鏈式結構導出關于系統(tǒng)固有頻率的非線性區(qū)間方程，并用區(qū)間離散算法求解該方程?；趨^(qū)間因子法推導了關于動力特性區(qū)間變量的計算表達式，并分析了結構參數(shù)的區(qū)間不確定性對鏈式結構動力特性的影響。 5、研究了大型星載天線的展開可靠性問題。分析了周邊桁架式星載天線的展開運動機理，并基于隨機模型，計算了展開機構的運動可靠性和同步齒輪防卡滯的可靠性。應用失效樹分析方法建立起展開系統(tǒng)的失效樹，通過各基本事件的失效概率和重要度計算

5、，指出影響天線展開的關鍵因素。 6、基于非概率可靠性模型提出了結構可靠性的兩種計算方法。兩種算法對于任意功能函數(shù)都是可行的；對于線性功能函數(shù)，兩者等效；對于非線性功能函數(shù)，兩者略有差異。計算的差異來源于兩種非概率可靠性定義的不同。將非概率可靠性模型應用到星載天線展開機構可靠性研究，并與概率可靠性相比較。結果表明：概率可靠性指標約為非概率可靠性指標的三倍，兩者的變化趨勢相同。 7、將灰色理論與方法引入機構的運動可靠性評估。