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

1、在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不確定問(wèn)題是無(wú)法避免的，處理這些不確定問(wèn)題通常使用可靠性方法。同時(shí)，不確定因素對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的影響程度也各不相同，在設(shè)計(jì)階段需要盡量消除不確定因素帶來(lái)的負(fù)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(shè)計(jì)能夠幫助設(shè)計(jì)人員獲得最佳的性能指標(biāo)。本文在現(xiàn)代數(shù)學(xué)、力學(xué)以及可靠性理論研究的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的不確定性、概率相關(guān)性等進(jìn)行合理建模，建立了隨機(jī)因素對(duì)機(jī)械系統(tǒng)性能影響的定量分析模型，并將主要

2、的隨機(jī)因素融入到機(jī)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(shè)計(jì)方案。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.詳細(xì)、系統(tǒng)地闡述了隨機(jī)參數(shù)機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的不確定性分析與可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的基本任務(wù)和主要內(nèi)容，并對(duì)相關(guān)理論的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)和評(píng)述。
　　2.提出了一種基于分項(xiàng)系數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。針對(duì)傳統(tǒng)安全因子

3、在設(shè)計(jì)上的不足，在相關(guān)可靠性理論研究的基礎(chǔ)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(xiàng)系數(shù)計(jì)算方法。討論了裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致的強(qiáng)度退化結(jié)構(gòu)，將基于可靠性的分項(xiàng)系數(shù)與裂紋擴(kuò)展引起的可靠性變化相關(guān)聯(lián)，提出了一種使用分項(xiàng)系數(shù)的含裂紋結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。
　　3.研究了多失效模式下機(jī)械零件的可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)問(wèn)題。分別討論了失效模式獨(dú)立與相關(guān)時(shí)機(jī)械零件的可靠性問(wèn)題。首先根據(jù)機(jī)械零件失效模式較少的特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行獨(dú)立假設(shè)，使用隨機(jī)

4、攝動(dòng)技術(shù)、四階矩以及高階矩標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，提出了計(jì)算機(jī)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(dāng)考慮失效模式相關(guān)時(shí)，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(shí)機(jī)械零件的可靠性和可靠性靈敏度的計(jì)算方法，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　4.研究了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)問(wèn)題。結(jié)合隨機(jī)攝動(dòng)法、Edgewor

5、th級(jí)數(shù)展開(kāi)及相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)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(jì)算方法。根據(jù)概率網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)上，討論了失效模式相關(guān)時(shí)任意分布參數(shù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性靈敏度問(wèn)題。把可靠性靈敏度作為子目標(biāo)函數(shù)融入優(yōu)化設(shè)計(jì)模型中，建立了一種實(shí)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(shè)計(jì)模型。
　　5.討論了相關(guān)失效模式復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性與可靠性靈敏度計(jì)算問(wèn)題。針對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)