本文關(guān)鍵詞：基于隨機(jī)有限元法的機(jī)械零部件靜動(dòng)態(tài)可靠性分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在傳統(tǒng)的機(jī)械零部件可靠性分析時(shí),通常直接根據(jù)該零件的應(yīng)力具體顯示表達(dá)式得到應(yīng)力概率模型,同時(shí)結(jié)合強(qiáng)度概率模型建立可靠性干涉模型進(jìn)行分析。但工程實(shí)際中的機(jī)械零部件通常無(wú)法給出具體顯示表達(dá)式,導(dǎo)致了可靠性在實(shí)際工程中的廣泛運(yùn)用障礙。在可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方面,通過(guò)直接做可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)成本高昂,而且由于零件結(jié)構(gòu)的不同所造成應(yīng)力分布差異性極大,使得試驗(yàn)結(jié)果往往不具有通用性。因此,機(jī)械零部件可靠性研究重點(diǎn)一直圍繞著可靠性模型和可靠性數(shù)據(jù)兩個(gè)方面展開(kāi)進(jìn)行的。本文在隨機(jī)有限元理論的基礎(chǔ)上,利用ANSYS概率分析模塊展開(kāi)可靠性研究。在靜可靠性分析方面,以Monte Carlo隨機(jī)有限元、響應(yīng)面隨機(jī)有限元和混合隨機(jī)有限元進(jìn)行機(jī)械零部件靜可靠性分析,解決了無(wú)具體顯示表達(dá)式的零件可靠性建模分析問(wèn)題,同時(shí)對(duì)比三種隨機(jī)有限元法得到各自特點(diǎn)和使用條件。在動(dòng)態(tài)可靠性分析方面,以隨機(jī)有限元靜可靠性分析得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用Monte Carlo法進(jìn)行動(dòng)態(tài)可靠性模擬分析,解決了動(dòng)態(tài)可靠性分析的數(shù)據(jù)缺乏問(wèn)題。具體的研究?jī)?nèi)容及成果如下:1)通過(guò)APDL建立工業(yè)機(jī)器人小臂可靠性分析文件,選擇Monte Carlo隨機(jī)有限元法對(duì)小臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜可靠性分析,得到小臂的靜可靠度及參數(shù)靈敏度分析結(jié)果。表明Monte Carlo隨機(jī)有限元法能夠很好的解決零件無(wú)顯示表達(dá)式靜可靠性的分析問(wèn)題,同時(shí)也是一種通用性較好的隨機(jī)有限元靜可靠性分析基礎(chǔ)方法。2)以機(jī)器人小臂為例,進(jìn)一步采用響應(yīng)面隨機(jī)有限元法進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)擬合的響應(yīng)面進(jìn)行大量Monte Carlo快速模擬后,得到小臂靜可靠性分析結(jié)果。表明響應(yīng)面隨機(jī)有限元法以擬合的結(jié)構(gòu)響應(yīng)面替代小臂的有限元模型可快速進(jìn)行分析,比Monte Carlo法具有更高分析效率。通過(guò)詳細(xì)對(duì)比兩種隨機(jī)有限元法,最后給出Monte Carlo隨機(jī)有限元和響應(yīng)面隨機(jī)有限元各自進(jìn)行靜可靠性分析的適用條件。3)綜合Monte Carlo和響應(yīng)面兩種隨機(jī)有限元法特點(diǎn),結(jié)合參數(shù)靈敏度分析得到混合隨機(jī)有限元靜可靠性分析方法。以參數(shù)和結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿為例,詳細(xì)的對(duì)比混合隨機(jī)有限元、響應(yīng)面隨機(jī)有限元和Monte Carlo隨機(jī)有限元三種靜可靠性分析方法,結(jié)果表明混合隨機(jī)有限元法在結(jié)構(gòu)復(fù)雜且輸入?yún)?shù)較多的零部件靜可靠性分析時(shí),比其它兩種方法具有更高的計(jì)算效率。4)在零部件動(dòng)態(tài)可靠性分析時(shí),以支撐板為例,利用Monte Carlo隨機(jī)有限元靜可靠性分析結(jié)果,提取后綴為.pdrs文件的應(yīng)力數(shù)據(jù)得到應(yīng)力的大量樣本。進(jìn)一步通過(guò)MATLAB分布擬合得到動(dòng)態(tài)可靠性分析的應(yīng)力概率分布特性,并以此建立動(dòng)態(tài)可靠性干涉模型。最終編輯Monte Carlo動(dòng)態(tài)可靠性模擬計(jì)算程序進(jìn)行支撐板的動(dòng)態(tài)可靠性分析,得到隨載荷次數(shù)變化的動(dòng)態(tài)可靠度曲線(xiàn)。結(jié)果表明基于隨機(jī)有限元法解決動(dòng)態(tài)可靠性數(shù)據(jù)缺乏問(wèn)題的思路是可實(shí)現(xiàn)的,為機(jī)械零部件動(dòng)態(tài)可靠性分析提供了新的參考方法。
【關(guān)鍵詞】：APDL 隨機(jī)有限元 可靠性分析 Monte Carlo 機(jī)械零部件
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB114.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題研究背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 可靠性工程的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 隨機(jī)有限元法發(fā)展及研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 可靠性分析軟件發(fā)展及研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容15-17
• 1.3.1 本文基本研究框架15-16
• 1.3.2 本文主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 第二章 機(jī)械零件結(jié)構(gòu)可靠性分析基本理論18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 可靠性基本理論18-21
• 2.2.1 靜態(tài)可靠性模型18-20
• 2.2.2 動(dòng)態(tài)可靠性模型20-21
• 2.3 可靠性分析數(shù)據(jù)基本統(tǒng)計(jì)處理方法21-24
• 2.3.1 載荷的統(tǒng)計(jì)分析21-22
• 2.3.2 結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析22-23
• 2.3.3 材料相關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析23-24
• 2.4 可靠度常用計(jì)算方法24-27
• 2.4.1 一次二階矩法24-25
• 2.4.2 Monte Carlo模擬法25-26
• 2.4.3 響應(yīng)面法26
• 2.4.4 隨機(jī)有限元法26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 Monte Carlo隨機(jī)有限元法的零部件靜可靠性分析28-48
• 3.1 引言28
• 3.2 Monte Carlo隨機(jī)有限元法的結(jié)構(gòu)可靠性分析思想28-32
• 3.2.1 有限元法28-29
• 3.2.2 隨機(jī)有限元法29-30
• 3.2.3 拉丁超立方抽樣30-32
• 3.3 基于ANSYS隨機(jī)有限元法可靠性分析概述32-35
• 3.3.1 ANSYS PDS模塊進(jìn)行可靠性分析流程32-34
• 3.3.2 ANSYS PDS模塊可靠性分析關(guān)鍵命令34-35
• 3.4 工業(yè)機(jī)器人小臂Monte Carlo隨機(jī)有限元靜可靠性分析實(shí)例35-47
• 3.4.1 六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人概述35-36
• 3.4.2 JR608小臂確定性有限元分析36-39
• 3.4.3 JR608小臂Monte Carlo隨機(jī)有限元靜可靠性分析39-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 響應(yīng)面隨機(jī)有限元法的零部件靜可靠性分析48-60
• 4.1 引言48
• 4.2 響應(yīng)面隨機(jī)有限元法模擬思想48-52
• 4.2.1 響應(yīng)面法48-49
• 4.2.2 響應(yīng)面法的試驗(yàn)設(shè)計(jì)49-51
• 4.2.3 基于ANSYS平臺(tái)的響應(yīng)面隨機(jī)有限元法模擬51
• 4.2.4 響應(yīng)面隨機(jī)有限元法特點(diǎn)51-52
• 4.3 工業(yè)機(jī)器人小臂響應(yīng)面隨機(jī)有限元靜可靠性分析實(shí)例52-59
• 4.3.1 建立JR608小臂響應(yīng)面隨機(jī)有限元可靠性分析文件52
• 4.3.2 擬合JR608小臂結(jié)構(gòu)響應(yīng)面52-55
• 4.3.3 基于響應(yīng)面法的JR608小臂靜可靠性大量模擬55-58
• 4.3.4 響應(yīng)面隨機(jī)有限元法與Monte Carlo隨機(jī)有限元法比較58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 混合隨機(jī)有限元法的零部件靜可靠性分析60-80
• 5.1 引言60
• 5.2 混合隨機(jī)有限元法模擬思想60-63
• 5.2.1 零部件結(jié)構(gòu)可靠性參數(shù)靈敏度分析60-62
• 5.2.2 零部件結(jié)構(gòu)可靠性的混合隨機(jī)有限元模擬62
• 5.2.3 ANSYS平臺(tái)可靠性分析的混合隨機(jī)有限元法62-63
• 5.3 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿混合隨機(jī)有限元靜可靠性分析實(shí)例63-79
• 5.3.1 NC450發(fā)動(dòng)機(jī)連桿確定性有限元分析64-69
• 5.3.2 NC450發(fā)動(dòng)機(jī)連桿混合隨機(jī)有限元法靜可靠性分析69-78
• 5.3.3 三種隨機(jī)有限元法連桿靜可靠性分析對(duì)比78-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 第六章 隨機(jī)有限元法在零部件動(dòng)態(tài)可靠性分析中的應(yīng)用80-93
• 6.1 引言80
• 6.2 零部件動(dòng)態(tài)可靠性模型80-82
• 6.2.1 零部件動(dòng)態(tài)可靠性的等效載荷及概率分布80-81
• 6.2.2 零部件動(dòng)態(tài)可靠性模型81-82
• 6.3 隨機(jī)有限元法建立零部件動(dòng)態(tài)可靠性模型82-86
• 6.3.1 隨機(jī)有限元法建立零部件應(yīng)力概率模型思想83-84
• 6.3.2 基于Monte Carlo模擬法對(duì)零部件動(dòng)態(tài)可靠性模擬分析84
• 6.3.3 隨機(jī)有限元法對(duì)機(jī)械零部件動(dòng)態(tài)可靠性分析的技術(shù)路線(xiàn)84-86
• 6.4 隨機(jī)有限元法的支撐板結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)可靠性分析實(shí)例86-92
• 6.4.1 支撐板靜態(tài)隨機(jī)有限元可靠性分析86-88
• 6.4.2 最大應(yīng)力樣本數(shù)據(jù)擬合88-90
• 6.4.3 支撐板動(dòng)態(tài)可靠度計(jì)算90-92
• 6.5 本章小結(jié)92-93
• 第七章 結(jié)論與展望93-95
• 7.1 結(jié)論93-94
• 7.2 展望94-95
• 致謝95-96
• 參考文獻(xiàn)96-100
• 附錄I 工業(yè)機(jī)器人小臂APDL有限元分析命令100-104
• 附錄II發(fā)動(dòng)機(jī)連桿APDL有限元分析命令104-107
• 附件III動(dòng)態(tài)可靠性相關(guān)命令107-109
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果109

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 王新剛;張義民;王寶艷;;機(jī)械零部件的動(dòng)態(tài)可靠性分析[J];兵工學(xué)報(bào);2009年11期

2 萬(wàn)越;呂震宙;袁修開(kāi);;重要抽樣可靠性靈敏度的方差分析[J];機(jī)械強(qiáng)度;2008年04期

3 謝里陽(yáng);王正;;具有不確定性的恒幅循環(huán)載荷疲勞可靠度異量綱干涉分析方法[J];機(jī)械強(qiáng)度;2008年05期

4 王正;謝里陽(yáng);;考慮失效相關(guān)的k/n系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性模型[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2008年06期

5 池巧君;呂震宙;趙新攀;;分布參數(shù)為隨機(jī)變量情況下可靠性靈敏度求解的方向抽樣法[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2011年12期

6 張淑梅;李勇;;計(jì)算機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法[J];數(shù)學(xué)通報(bào);2006年03期

7 鄧乾旺;文文;;基于拉丁超立方抽樣的薄板裝配誤差分析[J];中國(guó)機(jī)械工程;2012年08期

  本文關(guān)鍵詞：基于隨機(jī)有限元法的機(jī)械零部件靜動(dòng)態(tài)可靠性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：432869