基于概率有限元數(shù)值模擬的結(jié)構(gòu)可靠性分析及軟件開發(fā).pdf

1、在機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性分析中,由于大型復雜結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)函數(shù)解析表達式難以準確描述,使得直接積分法或矩法不再適用于可靠性分析。采用有限元與直接蒙特卡羅法相結(jié)合進行可靠性分析,每次模擬分析均需做一次有限元分析,具有計算量與求解精度成指數(shù)比例增加、耗時久這一突出問題。論文研究的基本出發(fā)點是:基于極限狀態(tài)響應(yīng)面思想擬合目標變量與輸入變量之間的近似解析表達式替代有限元計算模型,以提高可靠性分析計算速度和效率。
　　 以結(jié)構(gòu)可靠性分析基本理

2、論為基礎(chǔ),開展研究隨機變量的分布類型及參數(shù);應(yīng)用NATAF變換將隨機變量的分布函數(shù)轉(zhuǎn)化為正態(tài)分布。以應(yīng)力-強度干涉模型為理論基礎(chǔ),分析可靠度計算方程及三種可靠度算法。
　　 以正態(tài)分布為基本分布類型,將其劃分為三水平的低水平分析和七水平的高水平分析等兩種方案。以三水平中心復合試驗設(shè)計為概率有限元試驗設(shè)計分析方法,確定蒙特卡羅模擬的次數(shù)。
　　 以ANSYS軟件為確定性有限元分析工具,生成APDL命令流文件。在ANSYS軟

3、件PDS模塊下進行概率有限元分析,生成響應(yīng)量數(shù)據(jù)。
　　 在設(shè)計概率有限元與響應(yīng)面混合模擬方案的基礎(chǔ)上,以二次多項式、KRIGING模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等三種方法為響應(yīng)面模型,通過載入響應(yīng)量數(shù)據(jù)擬合響應(yīng)面模型進行可靠性分析。以多次蒙特卡羅模擬計算結(jié)果為可靠性分析精確解,比較響應(yīng)面模型的精度,算例計算結(jié)果表明該方法精度較高,可以滿足設(shè)計要求。
　　 在以上研究工作的基礎(chǔ)上,采用軟件模塊化思想,以MATLAB為軟件開發(fā)平臺,開