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(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性分析中,由于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)函數(shù)解析表達(dá)式難以準(zhǔn)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(jìn)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(jì)算量與求解精度成指數(shù)比例增加、耗時(shí)久這一突出問題。論文研究的基本出發(fā)點(diǎn)是:基于極限狀態(tài)響應(yīng)面思想擬合目標(biāo)變量與輸入變量之間的近似解析表達(dá)式替代有限元計(jì)算模型,以提高可靠性分析計(jì)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(jī)變量的分布類型及參數(shù);應(yīng)用NATAF變換將隨機(jī)變量的分布函數(shù)轉(zhuǎn)化為正態(tài)分布。以應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型為理論基礎(chǔ),分析可靠度計(jì)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(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)為概率有限元試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jìn)行概率有限元分析,生成響應(yīng)量數(shù)據(jù)。
　　 在設(shè)計(jì)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(xiàng)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(jìn)行可靠性分析。以多次蒙特卡羅模擬計(jì)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(jì)算結(jié)果表明該方法精度較高,可以滿足設(shè)計(jì)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(tái),開