蒲高军[1]2003年在《模糊随机可靠性理论在海洋平台中的应用》文中提出本文围绕目前海洋工程中不确定问题的概率分析中包括的叁大方面：工程随机力学、工程的风险评估和可靠度分析、基于可靠度理论的设计方法，进行了研究，建立了海洋平台随机有限元可靠性模糊优化模型。 进行基于随机有限元的导管架平台构件可靠性研究与计算。本文将随机有限元方法引入平台构件可靠性计算中，建立了基于摄动随机有限元方法的平台构件可靠性分析模型，得到了较为准确的构件可靠性计算结果。 论文研究了体系的可靠性指标和各单元的可靠性最优分配，针对导管架平台系统的特点，在考虑影响因素模糊性前提下，将系统的可靠度合理地分配到系统的各个单元和各个功能层次，使导管架海洋平台在尺寸、重量、造价等限制条件下，利用最优模糊可靠性分配模型使体系达到模糊最优可靠性分配。本文考虑结构的可靠性并从模糊可靠性的观点对结构加以分析，在准确的可靠性约束情况下，建立了导管架海洋平台结构可靠性模糊优化设计模型。利用该模型进行了算例分析，计算结果显示了该模型具有较好的适用性与经济性。
何俐萍[2]2009年在《基于可能性度量的机械系统可靠性分析和评价》文中研究指明随着工程系统问题的复杂性和不确定因素的逐渐增加,可靠性日益成为科学和工程中的一个重要概念和保证工程系统功能稳定的主要质量指标。传统的基于概率(随机)可靠性理论的设计、分析方法是目前用于不确定性处理的最为常用和成功的方法。但对于结构复杂、工作条件经常改变的机械系统(如大型起重运输机械),往往较难或无法获得足够的统计数据,且初始数据通常包含着大量的主观信息和认知不确定性(Epistemic uncertainty)。由于这类系统通常具有多发性故障、多故障模式等特点,适用于设计初期的可靠性数据可信性不大。传统的概率可靠性方法对已知数据的依赖性较强,计算或分析结果往往跟实际情况偏差较大。本文在国家自然科学基金项目资助下,针对概率可靠性方法在理论和应用上的若干局限性,以及机械装备设计中常常出现的数据不足及数据具有模糊性的实际情况,基于融合可能性理论模型和可能性计算方法的可能性度量(Possibilistic measurements)体系,研究信息不完善条件下复杂机械系统的可靠性分析和评价问题。研究工作目的之一是探索基于可能性度量方式的系统可靠性分析的新理论和新方法；其次,为系统非概率可靠性分析建立基于“不确定形式规范化一测度与积分量化一应用方法研究”流程的设计框架；最后为提高统计数据缺乏时机械装备的可能可靠性设计水平和可能可靠性管理水平提供技术支撑与技术保障。结合模型研究和方法开发,结合定性分析和定量计算,论文研究的主要工作如下：(1)研究可靠性设计和分析中不确定性的认知属性及其处理问题。剖析机械系统和结构可靠性分析中涉及基本输入、可靠性模型、度量手段以及外部操作环境等多方面来源的不确定因素及其实质,给出实际可靠性工程中数据不足现象的表现、特征及其认知不确定性本质。比较在概率体系和非概率体系框架下,可靠性中不确定性解决方案的不同度量方式,进而说明随机可靠性模型中特征参数、分布类型、样本容量和先验分布等因素对模型偏差的较大影响。提供认知不确定性在表达、合成和传播上的主要方式,为可靠性分析中不确定因素的处理提供必要的理论基础框架。(2)研究可能不确定性及其相应信息的度量问题。通过可能不确定性命题对应的信息类型和语义解释,说明可能性度量方式的测度二元性(可能性测度和必要性测度)和量化双极性(乐观标准和悲观标准)特点在刻画认知不确定性时的计算实现。通过可能性理论与概率论和模糊集合论在公理背景、模型表达和运算特点等方面的比较研究,给出可能性度量方式在相关理论中的测度转化形式。接着探讨建造可能性分布函数的隶属函数生成法和概率分布转化法。以此为基础,通过对少量客观数据进行主观赋值,给出在可能可靠性理论建模中基于可能性中值的可能性分布构造方法,并对齿轮弯曲疲劳强度试验中的寿命分布进行实例分析,建立数据不足时基于可能性方法的系统分析和可靠性设计的测度与积分框架。(3)研究基于可能性度量的可能可靠性建模问题。以可能性测度取代概率测度刻画系统(元部件)的失效行为,将寿命视为可能性空间上的模糊变量。通过拓宽系统寿命的定义域,在不影响问题本质的前提下简化能双(Posbist)可靠性模型的推导,实现包括串联、并联、串并联混合系统、冷储备系统等在内的典型系统Posbist可靠度计算。通过可能可靠性与概率可靠性的对比分析实例,说明认知不确定性在可靠性一般系统模型中的度量方法,建立数据不足条件下结合可能性方法与系统可靠性分析的一般模型框架。(4)研究对应典型系统可能可靠模型的故障树分析和重要度分析问题。一方面,从故障角度采用可能性测度刻画系统中状态变量的可能不确定属性,重新定义单调关联系统和可能性故障树的结构函数,建立基于能双相干系统的故障树模型并推导适用于定性分析的最小割集(MCs)模型和适用于定量分析的逻辑门的可能性算子。另一方面,结合可能性理论的自然语言处理能力和广义信息论对非可加性测度的引申,建立基于可能性信息熵的重要性测度模型及分析方法。通过基于集合论和测度论的二维模型框架,定义可能性空间上公理化的重要度指标。通过重要性事件的识别实例对认知不确定性的敏感性分析问题进行探索,构建一种适合实际可靠性分析的应用方法。综合以上工作,在起重机械结构方案选型、起重机钢丝绳断绳事故分析、起重机危险因素分析以及安全综合评价等工程实例中验证本文研究结果,得出以下结论,即认知不确定性描述对于数据不足现象处理的适应性、可能不确定度量对于认知不确定处理的有效性,以及可能可靠性系统模型与故障树模型对于可能性度量方法应用于可靠性分析和安全评价等工程实际的可行性。本文的研究可望推广应用于其它多种复杂设备的可靠性综合评估、故障检测和安全控制中。
冯昕宇[3]2017年在《基于降维算法的结构可靠性研究》文中指出结构在工程实际工作过程中,其性能会受到来自材料属性、几何参数、强度、载荷等诸多不确定因素不同程度的影响。因而,合理地处理结构可靠性分析问题是非常必要的。传统的结构可靠性分析中,可以用概率模型来描述不确定性变量,然而此类变量需要大量的样本数据来确定其服从的分布类型以及变量所对应的概率密度函数,且在计算过程中较小的计算误差将会导致结果失真。非概率模型对于样本数据的统计要求并没有概率模型那么高,可建立较为简单的不确定性模型对结构进行有效的分析。而针对工程实践,含有混合不确定性变量且同时存在多种失效模式的复杂结构来说,则此时需要用到结构系统可靠性分析模型进行有效求解;与此同时,在进行结构(系统)可靠性问题求解的过程中发现,不同的混合不确定性变量对于引起复杂结构的失效所起到的作用并不完全相同,不同类型的不确定性变量对结构(系统)的可靠性分析与结构可靠性灵敏度分析结果各不相同。为此,本文基于降维算法,建立了概率结构可靠性分析模型以及主客观混合不确定性变量的结构可靠性分析模型以及相应的简化模型;在此基础上,构建了结合泰勒展开法与混合概率估算技术的结构系统可靠性分析模型;与此同时,建立了与简化模型相应的结构可靠性灵敏度分析模型。在一定程度上拓展了目前的结构可靠性分析问题的计算方法。论文主要有如下几方面的工作:1、基于降维算法的结构概率可靠性分析模型。针对工程实际中存在结构功能函数为隐式或高维非线性的复杂结构,结合Edgeworth级数方法,提出了一种新的结构可靠性分析模型。数值算例充分体现了降维算法求解结构可靠性的优点,不需要求解结构功能函数的导数以及不需要迭代搜索最可能失效点(Most Probable Failure Point,MPP)等,在进行结构可靠性分析时具有较高的计算精度。2、基于降维算法的主客观混合不确定性可靠性分析模型。结构中不确定性参数存在同时含有主观不确定性与客观不确定性的情况,可分别运用随机变量、区间变量、模糊变量来描述结构所具有的不确定性变量,从而建立结构可靠性分析统一模型。该模型既适用于随机-模糊-区间变量共存的结构可靠性分析问题,也同样适用于结构中含有随机-区间变量与随机-模糊变量的可靠性分析问题。该模型充分考虑到结构中主客观混合不确定性变量并存的情况,克服了仅单独运用传统概率可靠性模型与仅单独运用非概率模型的局限性;避免了区间运算中存在的扩张现象。为现有的主客观混合不确定性可靠性分析提供了一种新思路。3、在研究随机-区间变量共存的结构可靠性分析模型的基础上,基于降维算法与混合概率网络估算技术,提出了与随机-区间变量共存的结构可靠性分析模型相对应的结构系统可靠性分析模型。结合降维算法与泰勒展开法、变量转换、Gauss-Hermite积分与Edgeworth级数,计算出各失效模式的失效概率区间,同时还考虑到各失效模式间的相关性,并推导了各失效模式间相关系数公式,对相关系数公式运用泰勒展开法,从而获得失效模式间相关系数区间表达式;再通过混合概率网络估算技术计算结构系统的可靠度指标区间。最后通过数值算例与工程实例,验证了该模型的正确性与可行性。4、在研究了主客观混合不确定性分析模型的基础之上,更进一步地提出了与之相对应的混合不确定性变量的结构可靠性灵敏度分析模型。利用已构建的含随机-区间变量的简化模型,并考虑函数统计矩与结构可靠度指标间的关系;结合函数求导法则,推导出结构功能函数降维后的n个一维函数原点矩、结构功能函数原点矩、中心矩对基本随机变量的灵敏度区间公式,进而获得结构功能函数失效概率区间对基本随机变量的灵敏度公式。该模型为解决含有随机-区间变量的结构可靠性灵敏度分析提供了一种新途径。
翟钢军[4]2001年在《海洋固定平台模糊优化与模糊可靠性研究》文中进行了进一步梳理本文的研究结合国家自然科学基金重大项目：“大型复杂结构的关键科学问题及设计理论研究”中子课题“复杂环境下海洋平台结构系统的优化理论”中二级子课题“海洋平台结构系统的优化设计”，针对结构优化设计理论、结构可靠性理论和工程模糊理论，在国内外有关研究成果的基础上，充分考虑了海洋固定平台结构优化设计的特点，对海洋平台结构优化设计理论、模型和相关一些问题进行了较为深入的研究，形成了以下主要研究成果：1．海洋平台结构选型模糊优化理论与方法 本章在理论上结合海洋固定平台提出了结合层次分析法、优先关系法、模糊重心矩法和确定隶属函数的互补性与互反性准则的非结构性模糊优化的多目标、多准则、多层次模糊优选规划方法。不但成功解决了定性问题定量化的方法，而且建立了基于层次分析法与优先关系法的模糊优选规划大系统。 采用以上理论对渤海一边际油田方案设计进行多层次模糊优选，成功的将影响平台设计选型的十叁个因素和八种平台设计型式进行了多层模糊优选决策，得到了科学的决策结果。论文建立了基于结构性因素的海洋平台多目标模糊选型优化规划方法，对一现役平台的结构选型进行了模糊优化，算例显示了这一方法的具有很强的实用性。以上研究为海洋固定平台这一大型复杂结构的方案选型优化提出了一种量化分析的理论手段。2．导管架平台结构与形状模糊优化研究 论文建立了考虑模糊因素的导管架海洋平台模糊优化设计模型，在模型确定中首次提出了模糊优化容差系数的概念，为模糊优化计算带来了方便并提供了有力的科学依据。采用多级模糊优选决策方法成功地得出对优化计算影响最大的容差系数，为将模糊优化引入平台设计奠定了理论基础。 研究认为考虑模糊因素的导管架海洋平台模糊优化设计是可行的，且经济效益是可观的。算例优化结果显示出了模糊优化设计中结构各构件之间的协调关系，从平台结构系统的模糊性入手，将可得到较为科学的优化结果。 摘 要一 论文针对平台几何形状不仅诀定导管架平台占有空间体积的大小，同时也直接影响导管架平台的受力状态这一情况，引人了导管架海洋平台模糊形状优化设计模型这一新的优化设计方法。使结构在灵敏度分析和最优逼近搜索的基础上，使结构达到全局最优，其优化算法克服了分步、分层形状优化算法陷于局部最优点的难题。从算例可以看出模糊形状优化设计的平均直径比截面优化设计和模糊优化设计又有所减小，平台结构的受力状态也得到较大改善，桩基的承载力通过桩、导管腿的平均直径和桩的入土深度协调，平台侧向刚度通过横撑、斜撑的平均直径和导管架的层高来协调，显示了导管架海洋平台模糊形状优化设计的合理性和有效性。3．导管架海洋平台的模糊可靠性分析与优化 本章围绕目前海洋工程中不确定问题的概率分析中包括的叁大方面：工程随机力学、工程的风险评估和可靠度分析、基于可靠度理论的设计方法，进行了研究，建立了海洋平台随机有限元可靠性模糊优化模型。 进行基于随机有限元的导管架平台构件可靠性研究与计算。在以往的计算中对于材料的变异性、荷载的随机性往往考虑较少，无法真实反映结构的可靠性水平，因而本文首次将随机有限元方法引入平台构件可靠性计算中，建立了基于摄动随机有限元方法的平台构件可靠性分析模型，得到了较为准确的构件可靠性计算结果。 论文研究了体系的可靠性指标和各单元的可靠性最优分配，针对导管架平台这样具有上百根杆件的高次超静定的大型复杂结构系统的特点，在考虑影响因素模糊性前提下，将系统的可靠度合理地分配到系统的各个单元和各个功能层次，使导管架海洋平台在尺寸、重量、造价等限制条件下，利用最优模糊可。靠性分配模型使体系达到模糊最优可靠性分配。并对体系可靠性的求解、主要失效模式的寻找、期望失效费用的加以确定。本文考虑结构的可靠性并从模糊可靠性的观点对结构加以分析，在准确的可靠性约束情况下，建立了导管架海洋平台结构可靠性模糊优化设计模型。利用该模型进行了算例分析，计算结果显示了该模型具有较好的适用性与经济性。
赖碧涛[5]2006年在《预应力管桩竖向承载力模糊可靠性分析研究》文中指出预应力管桩是预制混凝土桩体和岩土体共同作用的系统,影响其工作性能的因素很多,破坏模式复杂,进行桩基概率极限状态设计与模糊概率极限状态设计方法的研究是一项具有重要意义而较艰巨的任务和工作。 本文分析了预应力管桩的特点、适用的地质条件,并对现行规范在计算预应力管桩的竖向承载力所采用的安全系数法的特点与不足进行了讨论分析。在此基础上,采用数理统计的方法,结合桩的荷载传递机理,应用高应变法测桩的大量数据作为统计的基础,对现行预应力管桩桩规范中有关预制桩的竖向荷载的计算方法及公式进行分析和改进。 一方面,本文应用了可靠性理论分析的方法,确定了预应力管桩的可靠度指标β,并提出了预应力管桩竖向承载力的总抗力分项系数,侧摩阻力分项系数和桩端阻力分项系数。另一方面,本文将模糊可靠性分析方法引入及应用于该类问题,确定了预应力管桩的模糊可靠度指标(?),并在此基础上提出了预应力管桩竖向承载力的总抗力分项系数,侧摩阻力分项系数和桩端阻力分项系数。同时建立了预应力管桩的竖向承载力的计算表达式,为今后规范的修正和同类型桩的单桩竖向承载力的设计提供了参考。最后,本文利用具有代表性的数根混凝土预应力管桩的静荷载试验结果,与本文基于可靠性理论建立的预应力管桩竖向承载力理论公式、基于模糊可靠性理论建立的竖向承载力理论公式、规范公式的结果进行了比较、检验;结果表明,本文的理论结果与实测结果较为接近。
赵尚传[6]2001年在《钢筋混凝土结构基于可靠度的耐久性评估与试验研究》文中研究指明钢筋混凝土结构的耐久性是一个广为关注的问题，本文针对这一问题在钢筋混凝土结构耐久性评估及耐久性试验方面做了部分研究工作，主要研究内容包括： 1．通过试验确定了水灰比与氯离子扩散系数之间的统计关系，在此基础上分析了海洋环境下混凝土保护层厚度、水灰比、设计基准期等与耐久性有关的非承载力因素对设计基准期内结构可靠性的影响。 2．根据在役结构的特点，基于可靠性和经济优化相结合建立了一种在役混凝土结构最优剩余使用寿命预测的优化模型，并提出了在役混凝土结构剩余使用寿命的评估准则；结合在役混凝土结构荷载与抗力随时间变化的特点，分析了在役结构动态可靠度的变化，并推导出在役混凝土结构在剩余使用寿命期内的可靠度计算公式。 3．以结构的极限疲劳循环次数作为随机变量，基于可靠性理论提出了在役钢筋混凝土结构疲劳剩余寿命的预测方法，分析了多种工况下混凝土结构在未来服役期内的疲劳可靠性和疲劳剩余寿命。 4．结合混凝土结构在耐久性评价中包含许多模糊性因素的特点，将模糊数学的思想融入到生存分析法中。基于结构的耐久性失效准则，并考虑删失数据的状态对混凝土结构耐久寿命的贡献，对混凝土结构的耐久寿命进行了统计分析。 5．根据CO_2扩散及钢筋锈蚀的机理，把碳化至钢筋表面的时间作为混凝土结构的耐久极限，通过计算其分布特性，分析了钢筋混凝土结构在不同服役期的碳化可靠指标以及影响钢筋混凝土结构碳化可靠性的因素。 6．系统地研究了低水胶比及掺加粉煤灰、硅灰的高性能混凝土的电渗透性和氯离子扩散系数，分析了水胶比以及粉煤灰和硅灰等活性集料对混凝土结构抵抗氯离子侵蚀的耐久性能的影响，并对高性能混凝土结构抗氯离子侵蚀的耐久寿命进行了预测，为氯盐污染环境下高性能混凝土的配制以及混凝土结构耐久性评估与设计提供参考。 大连理工大学博士学位论文一 本文的研究工作是国家自然科学基金项目（59878008）和中国港湾建设（集团）总公司重点技术开发项目（中港技术字［2001］274号）的部分研究内容。
李秋义[7]2003年在《高速铁路无缝线路动力稳定性概率分析理论研究》文中研究说明高速铁路是世界铁路的共同发展趋势，并成为铁路现代化的重要标志。为了保证高速列车安全、平稳地运行，高速铁路跨区间无缝线路的稳定性必须有足够的安全储备。高速铁路无缝线路动力稳定性分析及其安全评估是高速铁路跨区间无缝线路的关键技术之一，其研究具有重要理论价值和现实意义。本文运用概率统计理论，提出无缝线路动力稳定性的概率分析方法，基于首次超越失效准则分析了无缝线路动力稳定性和及其可靠度，提出我国高速铁路无缝线路稳定性的目标可靠指标建议值，确定了满足预期目标可靠度的允许温升标准。 基于李雅普诺夫意义的概率稳定性概念，结合随机过程跨越理论，提出了无缝线路概率稳定性判断准则。应用概率论和数理统计方法，建立了无缝线路动力稳定性分析系统中的随机不确定性的概率模型。根据我国干线铁路轨道谱，采用叁角级数法模拟出干线铁路和准高速铁路轨道不平顺的样本函数；根据秦沈客运专线高速试验段轨检车资料，采用ARMA时间序列模型模拟了高速铁路轨道不平顺随机样本函数；在既有研究资料的基础上模拟出各种速度客车构架人工蛇行波；用随机变量描述道床横向刚度，并进行了随机模拟；将振动理论和稳定理论结合建立系统的分析模型和运动方程；根据Monte—Carlo法编制了车辆—轨道耦合系统随机振动分析程序，进行了无缝线路随机动力响应分析，通过试验对计算模型、计算方法进行了验证。 基于反应过程极值分布最大熵拟合法，提出了无缝线路概率稳定性动力可靠度的拟静力分析方法。对我国干线铁路无缝线路稳定性的可靠指标进行了校准分析，结果是不同曲线半径的稳定性可靠指标不均衡，小半径曲线的可靠指标偏低。根据反应极值最大熵拟合法编制了无缝线路动力稳定性可靠度计算程序，分析了高速铁路无缝线路动力稳定性的可靠度，得到满足目标可靠指标的允许温升。建议我国高速铁路无缝线路稳定性的目标可靠指标定为4.2。 基于反应更新过程模型和随机过程跨越理论，提出了无缝线路稳定性动力可靠度的分析方法，分析了高速铁路无缝线路稳定性动力可靠度，并与随机模拟法、拟静力法的计算结果进行了对比分析。建议高速铁路无缝线路稳定性安全温升标准为60℃。最后，探讨了无缝线路稳定性安全界限的模糊性。 无缝线路动力稳定性概率分析方法的研究为无缝线路的安全设计、安全施工和安全管理提供了科学的理论依据，为无缝线路的概率设计奠定了基础。本文的研究成果对于高速铁路无缝线路设计、施工、养护具有重要指导意义。本文的工作使无缝线路稳定性分析及安全评价由确定性分析走向概率分析，使无缝线路稳定性设计理论提高到一个新的水平。
宋长智[8]2013年在《半潜平台结构强度及全寿命强度可靠性研究》文中提出论文根据中国南海深海油气资源的开发的实际需求,考虑到深海海洋环境恶劣,平台的安全性以及可靠性都有很高的要求的实际情况,针对国内在役超过几十年的老龄化的半潜式平台,研究与评估其现役极限强度的变化以及半潜式平台安全指标,达到较为精确评估半潜式平台极限承载能力的目的。论文重点研究半潜平台各主要构件的强度可靠性与结构失效问题,从正确地建立各主要构件的可靠性指标方法入手,对结构体系的可靠性进行较为准确的估算并对平台子系统可靠性进行合理分配。本文利用ANSYS及AQWA软件,用有限元方法对南海某在役几十年的半潜平台进行研究。首先,利用叁维势流理论,在频域内计算了该半潜平台的一阶水动力参数,并使用粘滞阻尼方法,计算出该半潜平台的运动响应；其次,在风、浪、流的联合作用下平台的各种水动力性能,并提取计算结果,导入并编AQWA-WAVE模块,计算出自存工况下海流以及波浪共同作用下的荷载。将荷载转化为船体面压力加载ANSYS模型中,对其下水前的自存工况整体强度校核,并根据其现在的技术状况报告,评估其腐蚀度及裂缝情况。根据腐蚀度折算其钢板厚度,进行现行自存工况下的整体强度校核,再根据38年的入坞检修技术报告计算了目标平台全寿命的强度变化,总结平台总体强度在平台服役期间的变化规律。论文选取了JONWASP谱描述的七种海况,分别进行了整体强度计算,提取其撑管在各种海况下的等效应力,进行构件全寿命强度可靠性计算,分析总结了半潜平台在整个使用寿命过程中可靠性变化的规律。论文根据计算结果对关键构件和节点提出优化加固、防腐处理方案作为平台延寿措施。论文的研究,尤其是对在役半潜平台的全寿命规律的研究,为在役乃至新建半潜平台的安全预报、监测以及维修加固等领域的研究提供了较为重要的参考依据。
吕昊[9]2014年在《高速列车转向架构架的渐变可靠性及灵敏度研究》文中研究指明高速转向架构架是高速列车的关键部件,其安全可靠是保证高速列车稳定安全运行的重要保证。机械可靠性是机械产品使用过程中质量指标的重要反映,可有效保障产品的正常服役和使用,其显着特点与产品的设计、制造和使用全寿命周期的各个阶段均密切相关。渐变可靠性的研究能反映产品在强度变化、载荷多次作用的的情况下,其可靠度的变化趋势。研究渐变可靠性灵敏度能够把握随机参数灵敏度的变化趋势,在设计使用中加以注意。本文应用矩方法、随机过程等数学方法,并结合高铁线路测试实验数据,在高速转向架构架的渐变可靠性及其灵敏度研究方面做了以下研究：(1)对渐变可靠性理论进行研究,包括机械结构强度退化的渐变可靠度和考虑载荷作用次数的渐变可靠度的计算方法,以及渐变可靠性灵敏度的计算方法。在计算渐变可靠性的过程中使用了摄动法、四阶矩理论、Edgeworth级数方法等可靠性数学理论,在渐变可靠性模型中使用了Gamma强度退化随机过程模型、载荷多次作用的数学模型。为了验证方法的实用性和准确性,在螺栓、气门等零件中进行了渐变可靠性理论的应用计算,并将结果和Monte Carlo模拟方法的结果进行了对比。(2)对机械系统的渐变可靠性理论进行了研究,在文中以螺栓串联、并联、混联系统为例,在计算模型中加入了渐变可靠性理论,并计算了系统的随机参数渐变可靠性灵敏度。(3)建立了转向架构架的有限元模型。以JIS4207和UIC615-4两个铁路标准为依据,对转向架构架进行了强度分析。在JIS标准体系下使用了四种载荷模拟,在UIC标准体系下分析了13个典型工况,分别得到了各个标准中的最大应力部位和最大应力值。使用神经网络拟合的方法,根据有限元模拟结构得到了转向架构架的可靠性模型状态函数,并建立了两种标准的可靠性模型。计算了构架的可靠度和可靠性灵敏度,分析了各随机变量的均值、方差灵敏度。并对两种标准进行了对比分析。(4)在转向架构架的可靠性模型的基础上建立了渐变可靠性模型。渐变模型的建立使用了Gamma退化过程和多次载荷作用模型,并研究了两种模型迭加的情况。分析了叁个主要作用力的渐变可靠性灵敏度值得变化趋势。(5)研究了车轮踏面磨损对车辆稳定性和舒适性的影响。车轮踏面的磨损是一种渐变的过程,实验数据包括0-25万公里的车轮踏面磨损和不同车速下测得的车辆稳定性指标和舒适性指标。与《200km/h以上速度级动车组动力学性能试验鉴定方法及评定标准》中规定的相应指标的极限值进行比较,车辆的稳定性和舒适性满足要求。为了进一步研究踏面磨损对指标的影响,计算了各个指标的临界值曲面。(6)由高速列车的线路实验数据建立了转向架构架的应力强度干涉模型,并计算了其渐变可靠度。
叶青林[10]2016年在《桥式起重机金属结构概率可靠性优化》文中认为桥式起重机使用越来越频繁,而且朝着大型化发展,金属结构被认为是起重机的骨架,其质量约占整台起重机质量的60%~80%,需要实现轻量化设计;另外,金属结构的故障出现也较为频繁,且稍有不慎极容易酿成重大事故,需要考虑可靠性要求。然而,现阶段桥机金属结构的优化设计为追求轻量化往往把强度、刚度和稳定性等性能的许用值用到极限,这样做不能确保结构是否安全。桥机金属结构在设计阶段就需要同时考虑经济性与安全性能要求,可靠性优化实现了优化设计与可靠性分析的结合,能够统筹兼顾可靠性与经济性要求。本文以概率模型来描述影响结构可靠性的不确定因素,并将概率可靠性优化应用在桥机金属结构设计中,主要研究内容有以下几个方面:(1)基于改进的粒子群算法进行桥机金属结构优化设计,实现容易,精度高,收敛快,同时极大地提高了设计的效率。基于蒙特卡洛法对传统手工设计和优化设计的设计方案进行可靠性分析,发现传统的手工试凑法获得的设计方案一般具有较高的可靠度,而常规优化设计虽然提高了设计效率也实现了结构的轻量化,但得到的设计方案达不到令人满意的可靠性水平。(2)引入了应力水平来定量的衡量桥机的设计裕度,用可靠度来衡量结构是否安全,分别采用不同的应力水平进行桥架的优化设计,通过蒙特卡洛法计算最优解可靠度水平,发现桥机金属结构的重量随着应力水平的降低近似线性递增,而结构的可靠度随着应力水平的降低不断提高,但提高的幅度越来越小,最后近似一条无限趋向于1的水平直线,即提高设计裕度换取较高可靠度的回报率越来越低。(3)基于人工神经网络良好的非线性映射能力和回归拟合技术,训练拟合随机设计变量与结构可靠度显式函数关系式。以此关系式预测结构的可靠度,建立桥机金属结构概率可靠性优化设计数学模型,获得了兼顾经济性和可靠度要求的最优解。(4)以VC++6.0为软件开发工具,编制桥机金属结构设计软件,实现可视化设计、优化设计、可靠性分析、人工神经网络预测结构可靠度、概率可靠性优化等功能。本文的创新之处在于:引入惩罚函数法改进了标准粒子群算法,使其可有效处理约束优化设计模型;引入应力水平来衡量设计裕度,得出了应力水平对优化设计及结构可靠性的影响规律;基于人工神经网络回归技术,训练拟合随机设计变量与结构可靠度的显式映射关系,提高了概率可靠性优化的效率。
参考文献：
[1]. 模糊随机可靠性理论在海洋平台中的应用[D]. 蒲高军. 大连理工大学. 2003
[2]. 基于可能性度量的机械系统可靠性分析和评价[D]. 何俐萍. 大连理工大学. 2009
[3]. 基于降维算法的结构可靠性研究[D]. 冯昕宇. 吉林大学. 2017
[4]. 海洋固定平台模糊优化与模糊可靠性研究[D]. 翟钢军. 大连理工大学. 2001
[5]. 预应力管桩竖向承载力模糊可靠性分析研究[D]. 赖碧涛. 广东工业大学. 2006
[6]. 钢筋混凝土结构基于可靠度的耐久性评估与试验研究[D]. 赵尚传. 大连理工大学. 2001
[7]. 高速铁路无缝线路动力稳定性概率分析理论研究[D]. 李秋义. 中南大学. 2003
[8]. 半潜平台结构强度及全寿命强度可靠性研究[D]. 宋长智. 大连理工大学. 2013
[9]. 高速列车转向架构架的渐变可靠性及灵敏度研究[D]. 吕昊. 东北大学. 2014
[10]. 桥式起重机金属结构概率可靠性优化[D]. 叶青林. 太原科技大学. 2016
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