考慮中、高非線性復(fù)雜結(jié)構(gòu)的參數(shù)不確定性,提出基于切比雪夫隨機展開的非嵌入式隨機有限元法,實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)有限元分析和可靠性分析的不耦合。以拉丁超立方隨機有限元配點技術(shù)產(chǎn)生適量樣本,擬合切比雪夫正交多項式隨機展開模型,避免法方程在高階展開時的病態(tài)現(xiàn)象,實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)隱式功能函數(shù)的顯式化。全面考慮單梁橋機箱型主梁的可靠性因素,建立四種極限工況的有限元模型;利用靈敏度分析篩選隨機變量,探索了配點樣本數(shù)目對計算可靠度的影響,并提出取配點樣本數(shù)目約為兩倍擬合模型待定系數(shù)的假定。結(jié)果表明:3階LHS-CPSE模型計算可靠度精度稍高于2階LHS-CPSE模型,且兩者均滿足要求;文中方法兼顧計算精度和效率,為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可靠性分析提供了一條可行思路,具有較好的工程適用性。 

【文章來源】：機械設(shè)計與制造. 2020,(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

2階CPSE樣本數(shù)N-可靠度誤差

對實際單梁箱型橋式起重機結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理簡化，以參數(shù)均值建立有限元模型，如圖1、圖2所示。其中圖1為采用shell63殼單元所建立的強度、水平和垂直靜剛度分析模型；動剛度分析模型，由于動剛度是研究大小車、鋼絲繩以及吊重組成的整個振動系統(tǒng)，兼顧仿真效率和精度，主梁采用beam189梁單元，以combin14彈簧單元模擬鋼絲繩，用mass21質(zhì)量單元模擬小車和吊重[24]，如圖2所示。圖2 動剛度有限元模型

圖1 強度、靜剛度有限元模型根據(jù)研究目標(biāo)（強度、兩個方向的靜剛度、動剛度）的不同施加相應(yīng)的約束和載荷，模擬各自的實際極限工況，分別提取主梁跨中的最大應(yīng)力、最大水平位移、最大垂直位移以及整個系統(tǒng)的一階振型。各自的有限元仿真值、理論計算值以及相對誤差，如表1所示。由表1可知，相對誤差均小于10%，滿足工程需要，故可使用建立的有限元模型代替實際模型進(jìn)行計算。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]起重機吊鉤等效應(yīng)力非線性可靠性靈敏度分析[J]. 高海峰,白廣忱,費成巍.  機械設(shè)計與制造. 2014(06)
[2]基于拉丁超立方抽樣的邊坡可靠度分析非侵入式隨機有限元法[J]. 蔣水華,李典慶,周創(chuàng)兵.  巖土工程學(xué)報. 2013(S2)
[3]基于Neumann展開的Monte-Carlo隨機擴展有限元法[J]. 杜永恩,王生楠,閆曉中.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2013(03)
[4]邊坡可靠度分析的隨機響應(yīng)面法及程序?qū)崿F(xiàn)[J]. 李典慶,周創(chuàng)兵,陳益峰,姜清輝,榮冠.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2010(08)
[5]LHS方法在邊坡可靠度分析中的應(yīng)用[J]. 吳振君,王水林,葛修潤.  巖土力學(xué). 2010(04)
[6]工程中的隨機有限元方法[J]. 王建軍,于長波,李其漢.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報. 2009(02)
[7]橋式起重機動剛度計算的建模與分析[J]. 王創(chuàng)民,高俊云,王首成.  起重運輸機械. 2008(12)
[8]Monte-Carlo隨機有限元結(jié)構(gòu)可靠度分析新方法[J]. 王東,陳建康,王啟智,陳媛,黃宇.  四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版). 2008(03)
[9]一種新的蒙特卡羅隨機有限元方法[J]. 鄧建,邊利,彭懷生.  中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2006(05)
[10]Neumann隨機有限元的一種推廣形式[J]. 楊杰,陳虬.  計算力學(xué)學(xué)報. 2005(06)

碩士論文
[1]基于響應(yīng)面法的橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)可靠性及其靈敏度研究[D]. 王磊.太原科技大學(xué) 2016



本文編號：3536231