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

【摘要】：在傳統(tǒng)的機械零部件可靠性分析時,通常直接根據(jù)該零件的應力具體顯示表達式得到應力概率模型,同時結合強度概率模型建立可靠性干涉模型進行分析。但工程實際中的機械零部件通常無法給出具體顯示表達式,導致了可靠性在實際工程中的廣泛運用障礙。在可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面,通過直接做可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計試驗成本高昂,而且由于零件結構的不同所造成應力分布差異性極大,使得試驗結果往往不具有通用性。因此,機械零部件可靠性研究重點一直圍繞著可靠性模型和可靠性數(shù)據(jù)兩個方面展開進行的。本文在隨機有限元理論的基礎上,利用ANSYS概率分析模塊展開可靠性研究。在靜可靠性分析方面,以Monte Carlo隨機有限元、響應面隨機有限元和混合隨機有限元進行機械零部件靜可靠性分析,解決了無具體顯示表達式的零件可靠性建模分析問題,同時對比三種隨機有限元法得到各自特點和使用條件。在動態(tài)可靠性分析方面,以隨機有限元靜可靠性分析得到的應力數(shù)據(jù)為基礎,利用Monte Carlo法進行動態(tài)可靠性模擬分析,解決了動態(tài)可靠性分析的數(shù)據(jù)缺乏問題。具體的研究內容及成果如下:1)通過APDL建立工業(yè)機器人小臂可靠性分析文件,選擇Monte Carlo隨機有限元法對小臂進行結構靜可靠性分析,得到小臂的靜可靠度及參數(shù)靈敏度分析結果。表明Monte Carlo隨機有限元法能夠很好的解決零件無顯示表達式靜可靠性的分析問題,同時也是一種通用性較好的隨機有限元靜可靠性分析基礎方法。2)以機器人小臂為例,進一步采用響應面隨機有限元法進行分析。通過對擬合的響應面進行大量Monte Carlo快速模擬后,得到小臂靜可靠性分析結果。表明響應面隨機有限元法以擬合的結構響應面替代小臂的有限元模型可快速進行分析,比Monte Carlo法具有更高分析效率。通過詳細對比兩種隨機有限元法,最后給出Monte Carlo隨機有限元和響應面隨機有限元各自進行靜可靠性分析的適用條件。3)綜合Monte Carlo和響應面兩種隨機有限元法特點,結合參數(shù)靈敏度分析得到混合隨機有限元靜可靠性分析方法。以參數(shù)和結構相對復雜的發(fā)動機連桿為例,詳細的對比混合隨機有限元、響應面隨機有限元和Monte Carlo隨機有限元三種靜可靠性分析方法,結果表明混合隨機有限元法在結構復雜且輸入?yún)?shù)較多的零部件靜可靠性分析時,比其它兩種方法具有更高的計算效率。4)在零部件動態(tài)可靠性分析時,以支撐板為例,利用Monte Carlo隨機有限元靜可靠性分析結果,提取后綴為.pdrs文件的應力數(shù)據(jù)得到應力的大量樣本。進一步通過MATLAB分布擬合得到動態(tài)可靠性分析的應力概率分布特性,并以此建立動態(tài)可靠性干涉模型。最終編輯Monte Carlo動態(tài)可靠性模擬計算程序進行支撐板的動態(tài)可靠性分析,得到隨載荷次數(shù)變化的動態(tài)可靠度曲線。結果表明基于隨機有限元法解決動態(tài)可靠性數(shù)據(jù)缺乏問題的思路是可實現(xiàn)的,為機械零部件動態(tài)可靠性分析提供了新的參考方法。
【關鍵詞】：APDL 隨機有限元 可靠性分析 Monte Carlo 機械零部件
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 國內外研究發(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 本文主要研究內容16-17
• 1.4 本章小結17-18
• 第二章 機械零件結構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)計處理方法21-24
• 2.3.1 載荷的統(tǒng)計分析21-22
• 2.3.2 結構幾何參數(shù)的統(tǒng)計分析22-23
• 2.3.3 材料相關參數(shù)的統(tǒng)計分析23-24
• 2.4 可靠度常用計算方法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 響應面法26
• 2.4.4 隨機有限元法26-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第三章 Monte Carlo隨機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隨機有限元法的結構可靠性分析思想28-32
• 3.2.1 有限元法28-29
• 3.2.2 隨機有限元法29-30
• 3.2.3 拉丁超立方抽樣30-32
• 3.3 基于ANSYS隨機有限元法可靠性分析概述32-35
• 3.3.1 ANSYS PDS模塊進行可靠性分析流程32-34
• 3.3.2 ANSYS PDS模塊可靠性分析關鍵命令34-35
• 3.4 工業(yè)機器人小臂Monte Carlo隨機有限元靜可靠性分析實例35-47
• 3.4.1 六關節(jié)工業(yè)機器人概述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隨機有限元靜可靠性分析39-47
• 3.5 本章小結47-48
• 第四章 響應面隨機有限元法的零部件靜可靠性分析48-60
• 4.1 引言48
• 4.2 響應面隨機有限元法模擬思想48-52
• 4.2.1 響應面法48-49
• 4.2.2 響應面法的試驗設計49-51
• 4.2.3 基于ANSYS平臺的響應面隨機有限元法模擬51
• 4.2.4 響應面隨機有限元法特點51-52
• 4.3 工業(yè)機器人小臂響應面隨機有限元靜可靠性分析實例52-59
• 4.3.1 建立JR608小臂響應面隨機有限元可靠性分析文件52
• 4.3.2 擬合JR608小臂結構響應面52-55
• 4.3.3 基于響應面法的JR608小臂靜可靠性大量模擬55-58
• 4.3.4 響應面隨機有限元法與Monte Carlo隨機有限元法比較58-59
• 4.4 本章小結59-60
• 第五章 混合隨機有限元法的零部件靜可靠性分析60-80
• 5.1 引言60
• 5.2 混合隨機有限元法模擬思想60-63
• 5.2.1 零部件結構可靠性參數(shù)靈敏度分析60-62
• 5.2.2 零部件結構可靠性的混合隨機有限元模擬62
• 5.2.3 ANSYS平臺可靠性分析的混合隨機有限元法62-63
• 5.3 發(fā)動機連桿混合隨機有限元靜可靠性分析實例63-79
• 5.3.1 NC450發(fā)動機連桿確定性有限元分析64-69
• 5.3.2 NC450發(fā)動機連桿混合隨機有限元法靜可靠性分析69-78
• 5.3.3 三種隨機有限元法連桿靜可靠性分析對比78-79
• 5.4 本章小結79-80
• 第六章 隨機有限元法在零部件動態(tài)可靠性分析中的應用80-93
• 6.1 引言80
• 6.2 零部件動態(tài)可靠性模型80-82
• 6.2.1 零部件動態(tài)可靠性的等效載荷及概率分布80-81
• 6.2.2 零部件動態(tài)可靠性模型81-82
• 6.3 隨機有限元法建立零部件動態(tài)可靠性模型82-86
• 6.3.1 隨機有限元法建立零部件應力概率模型思想83-84
• 6.3.2 基于Monte Carlo模擬法對零部件動態(tài)可靠性模擬分析84
• 6.3.3 隨機有限元法對機械零部件動態(tài)可靠性分析的技術路線84-86
• 6.4 隨機有限元法的支撐板結構動態(tài)可靠性分析實例86-92
• 6.4.1 支撐板靜態(tài)隨機有限元可靠性分析86-88
• 6.4.2 最大應力樣本數(shù)據(jù)擬合88-90
• 6.4.3 支撐板動態(tài)可靠度計算90-92
• 6.5 本章小結92-93
• 第七章 結論與展望93-95
• 7.1 結論93-94
• 7.2 展望94-95
• 致謝95-96
• 參考文獻96-100
• 附錄I 工業(yè)機器人小臂APDL有限元分析命令100-104
• 附錄II發(fā)動機連桿APDL有限元分析命令104-107
• 附件III動態(tài)可靠性相關命令107-109
• 攻讀學位期間取得的研究成果109

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 王新剛;張義民;王寶艷;;機械零部件的動態(tài)可靠性分析[J];兵工學報;2009年11期

2 萬越;呂震宙;袁修開;;重要抽樣可靠性靈敏度的方差分析[J];機械強度;2008年04期

3 謝里陽;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];機械強度;2008年05期

4 王正;謝里陽;;考慮失效相關的k/n系統(tǒng)動態(tài)可靠性模型[J];機械工程學報;2008年06期

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

6 張淑梅;李勇;;計算機產生隨機數(shù)的方法[J];數(shù)學通報;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];中國機械工程;2012年08期

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

本文編號：432869