不確定結(jié)構(gòu)（機(jī)構(gòu)）分析和可靠性專題研究.pdf

1、實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中存在大量的誤差和不確定性，在結(jié)構(gòu)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(xué)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(shí)用的特點(diǎn)。由于機(jī)構(gòu)形體可變、失效模式眾多，機(jī)構(gòu)可靠性問題較之結(jié)構(gòu)可靠性問題難度要大得多。目前，關(guān)于機(jī)構(gòu)可靠性的理論和方法尚不完善。 本文對不確定性結(jié)構(gòu)的靜力響應(yīng)分析、動力特性分析和非概率可靠性計(jì)算，以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動的可靠性等專題進(jìn)行了研究。主要內(nèi)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(jié)構(gòu)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(guān)性，又考察了區(qū)間元素取區(qū)間內(nèi)點(diǎn)值的情況，結(jié)果趨近于真實(shí)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(jié)構(gòu)分析即可獲得靜力位移和應(yīng)力響應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換規(guī)則，通過算例驗(yàn)證了新規(guī)則的合理性。 3、基于區(qū)間有限元進(jìn)行了不確定結(jié)構(gòu)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(shè)，適用面較廣，收斂速度較快。區(qū)間因子法易于分析結(jié)構(gòu)參數(shù)的區(qū)間不確定性對結(jié)構(gòu)動力特性的影響。 4、基于傳遞矩陣法對不確定鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)進(jìn)行動

4、力特性分析。對不確定鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)導(dǎo)出關(guān)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(dǎo)了關(guān)于動力特性區(qū)間變量的計(jì)算表達(dá)式，并分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)的區(qū)間不確定性對鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)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(yùn)動機(jī)理，并基于隨機(jī)模型，計(jì)算了展開機(jī)構(gòu)的運(yùn)動可靠性和同步齒輪防卡滯的可靠性。應(yīng)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(jì)算

5、，指出影響天線展開的關(guān)鍵因素。 6、基于非概率可靠性模型提出了結(jié)構(gòu)可靠性的兩種計(jì)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(jì)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(yīng)用到星載天線展開機(jī)構(gòu)可靠性研究，并與概率可靠性相比較。結(jié)果表明：概率可靠性指標(biāo)約為非概率可靠性指標(biāo)的三倍，兩者的變化趨勢相同。 7、將灰色理論與方法引入機(jī)構(gòu)的運(yùn)動可靠性評估。