基于随机有限元方法的机械结构可靠性评估

作者:张红旗;邵晓东;胡祥涛;周红桥;夏丹;苏春 刊名:东南大学学报(自然科学版) 上传者:武胜东

【摘要】采用随机有限元方法研究复杂载荷条件下某机械结构组件的可靠性特性.考虑工作状态和运输状态,获取组件的载荷特性及其计算模型;利用Ansys软件建立组件有限元分析模型,分析不同工况下组件的静力学和动力学特性,包括应力应变、固有频率、振型、风载静响应以及随机振动响应分析等.基于拉丁超立方抽样的蒙特卡洛方法,将载荷和材料的屈服强度作为随机输入变量,利用随机有限元模型评估风载和路面载荷交互作用下组件的可靠度.在此基础上,分析影响结构可靠性的灵敏度参数.结果表明,该方法能够有效地评估动态工作环境下结构件的可靠性特性,为此类系统的可靠性设计提供理论依据.

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第 44卷第 1期 2014年 1月 东 南 大 学 学 报 (自然科学版) JOURNAL OF SOUTHEAST UNIVERSITY (Namral Science Edition) VO1.44 No.1 Jan.20l4 doi:10.3969/j.issn.1001—0505.2014.01.014 基 于随机有 限元 方法 的机械 结构可 靠性评估 张红旗 , 邵晓东 胡祥涛 周红桥 夏 丹 苏 春。 ( 西安电子科技大学机电工程学院,西安 710071) ( 中国电子科技集团第三十八研究所,合肥 230088) ( 东南大学机械工程学院,南京 211189) 摘要 :采用随机有限元方法研究复杂载荷条件下某机械结构组件 的可靠性特性.考虑工作状态 和运输状态,获取组件的载荷特性及其计算模型;利用 Ansys软件建立组件有限元分析模型,分 析不同工况下组件的静力学和动力学特性,包括应力应变、固有频率、振型、风载静响应以及随机 振动响应分析等.基于拉丁超立方抽样的蒙特卡洛方法,将载荷和材料的屈服强度作为随机输入 变量,利用随机有限元模型评估风载和路面载荷交互作用下组件的可靠度.在此基础上,分析影 响结构可靠性的灵敏度参数.结果表明,该方法能够有效地评估动态工作环境下结构件的可靠性 特性,为此类系统的可靠性设计提供理论依据. 关键词 :随机有限元法 ;可靠性评估;动态环境 ;载荷 ;灵敏度分析 中图分类号 :TB114.3 文献标志码 :A 文章编号 :1001—0505(2014)01—0076-06 Reliability assessment for mechanical structure based on stochastic finite element method Zhang Hongqi · Shao Xiaodong Hu Xiangtao Zhou Hongqiao Xia Dan Su Chun。 ( School of Electronical and Mechanical Engineering,Xidian University,Xi’an 710071,China) ( CETC No.38 Research Institute,Hefei 230088,China) ( School of Mechanical Engineering,Southeast University,Sanjing 211189,China) Abstract:Stochastic finite element method(SFEM)iS adopted to evaluate the reliability characteris— tics of a mechanical structural assembly.The load characteristics an d its calculating model of the as— sembly are obtained by considering both the working an d transportation situation.The corresponding finite element an alysis model is established with Ansys software. Th e static an d dynamic perform . ances of the components including stress—stra

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