模態(tài)優(yōu)化的動(dòng)車組蓄電池箱結(jié)構(gòu)可靠性分析

以鐵路客車蓄電池箱為研究對(duì)象,針對(duì)蓄電池箱常見(jiàn)箱門變形和密封不嚴(yán)等問(wèn)題,對(duì)箱門的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,并通過(guò)靜強(qiáng)度分析和ip防護(hù)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果。

基于非概率集合理論,給出了非概率可靠性指標(biāo)的定義,闡述了不確定結(jié)構(gòu)的區(qū)間分析和凸集合模型兩種非概率可靠性的計(jì)算方法,并分析了兩種方法獲得非概率可靠性指標(biāo)之間的關(guān)系。將不確定參數(shù)用區(qū)間和凸集合兩種方式進(jìn)行定量化描述,利用非概率可靠性指標(biāo)的計(jì)算方法,對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè),通過(guò)比較兩種方法對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)函數(shù)的響應(yīng)范圍,判斷兩種方法的合理性。通過(guò)兩個(gè)算例進(jìn)行分析,并與montecarlo方法比較,驗(yàn)證了凸集合方法用于結(jié)構(gòu)可靠性分析的可行性與優(yōu)越性。

基于概率分布理論,建立了截尾概率分布分析模型;為便于截尾概率分布可靠性分析,提出了計(jì)算可靠指標(biāo)的新優(yōu)化模型,該模型無(wú)需對(duì)概率分布進(jìn)行當(dāng)量正態(tài)化,也無(wú)需知道概率分布類型信息;給出了截尾概率分布在給定子區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法,使得montecarlo抽樣成為可能。算例結(jié)果表明,截尾概率分布更符合實(shí)際情況,并且會(huì)使可靠指標(biāo)提高,其影響不容忽視。

為了研究寒區(qū)隧道在運(yùn)營(yíng)階段襯砌結(jié)構(gòu)的可靠性,考慮到凍脹力、圍巖壓力和結(jié)構(gòu)自重應(yīng)力對(duì)圍巖襯砌結(jié)構(gòu)的影響,以昆侖山寒區(qū)隧道工程為背景,采用ansys中的pds(概率設(shè)計(jì))模塊和蒙特卡洛拉丁超立方抽樣方法,對(duì)影響寒區(qū)隧道襯砌結(jié)構(gòu)可靠性的主要因素以及保證隧道結(jié)構(gòu)安全的可靠性指標(biāo)進(jìn)行研究。結(jié)果表明:基于ansys數(shù)值模擬,通過(guò)研究?jī)鐾羾鷰r溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的耦合結(jié)果,得到凍脹對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最不利的位置;以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方式,對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)最不利位置的可靠性進(jìn)行定性和定量的分析,得到襯砌結(jié)構(gòu)的可靠性指標(biāo);蒙特卡洛法中的拉丁超立方抽樣提高了抽樣概率的精確性,概率設(shè)計(jì)的敏感性和設(shè)計(jì)變量之間的散點(diǎn)圖分析,有利于確定影響襯砌結(jié)構(gòu)可靠性的主控因素,進(jìn)而針對(duì)可控因素采取措施,以此提高襯砌結(jié)構(gòu)的可靠性。

研究了廣義應(yīng)力和廣義強(qiáng)度同時(shí)具有模糊性和隨機(jī)性時(shí)的結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算問(wèn)題,基于模糊隨機(jī)變量和模糊隨機(jī)事件的理論,建立了結(jié)構(gòu)模糊可靠度的計(jì)算模型.最后通過(guò)一算例,驗(yàn)證了該方法的有效性和合理性.

基于功能的模板支架結(jié)構(gòu)可靠性分析——本文介紹了基于功能的結(jié)構(gòu)可靠性的概念，確定了鋼管支架失效模式，在此基礎(chǔ)上利用ansys軟件對(duì)鋼管支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)分析，對(duì)鋼管支架的可靠性變化規(guī)律進(jìn)行了摸索與研究，以滿足信息化施工的需要。

在結(jié)構(gòu)可靠性分析中,由于缺乏足夠數(shù)據(jù)或信息不完整,元件強(qiáng)度和外載的分布參數(shù)只能根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)和專家的經(jīng)驗(yàn)采用模糊變量進(jìn)行描述。此時(shí)強(qiáng)度和外載是隨機(jī)模糊變量,基于隨機(jī)模糊理論,本文提出概率模型的分布參數(shù)為模糊變量時(shí)的結(jié)構(gòu)可靠性度量指標(biāo)計(jì)算模型。該模型不但可以解決應(yīng)力和強(qiáng)度服從任意分布時(shí)的可靠度問(wèn)題而且也為計(jì)算多變量模型提供了一種計(jì)算可靠度的方法。最后通過(guò)算例,驗(yàn)證了該方法的有效性和合理性。

通過(guò)對(duì)蓄電池箱體支架成形過(guò)程的分析，找出了零件褶皺．金屬流動(dòng)的開(kāi)、限流原則，零件的肉、邊高不均勻等缺陷產(chǎn)生的原因，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有效的改進(jìn)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有的模具根據(jù)加工工藝進(jìn)行合理的改進(jìn)．解決零件存在的嚴(yán)重缺陷問(wèn)題，使產(chǎn)品完全達(dá)到圖紙的設(shè)計(jì)要求。

CRH5型動(dòng)車組蓄電池與充電機(jī) (2)

CRH5型動(dòng)車組蓄電池與充電機(jī)

本文結(jié)合結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)估特點(diǎn),應(yīng)用未確知測(cè)度、置信度的概念,建立了基于未確知測(cè)度的工程結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)估模型,并結(jié)合工程實(shí)例,驗(yàn)證該模型在處理大量不確定性影響因素時(shí)丟失信息少,得到的評(píng)估結(jié)果能夠客觀全面地反映結(jié)構(gòu)可靠性。該評(píng)價(jià)方法操作相對(duì)簡(jiǎn)單,滿足工程需要,更加實(shí)用。

由于蒙特卡羅(mc)方法具有程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,收斂速度與問(wèn)題維數(shù)無(wú)關(guān)等優(yōu)點(diǎn),故其在結(jié)構(gòu)可靠性分析中得到了廣泛應(yīng)用。但是對(duì)于小失效概率等問(wèn)題,計(jì)算效率低這一主要缺點(diǎn)限制了該方法的應(yīng)用范圍。為了解決mc方法存在的問(wèn)題,通過(guò)引進(jìn)單位超立方體中不同的低偏差點(diǎn)集代替?zhèn)坞S機(jī)數(shù)序列,并結(jié)合了重要抽樣技術(shù)建立了結(jié)構(gòu)可靠性分析的擬蒙特卡羅(qmc)方法。該方法不但可以大幅度減少抽樣點(diǎn)數(shù)目,還能夠得到確定性的估計(jì)值,避免傳統(tǒng)mc方法只能得到概率意義下誤差的缺陷。通過(guò)數(shù)值算例可以看出本文方法具有較高的計(jì)算精度和效率,因此適用于結(jié)構(gòu)可靠性分析問(wèn)題。

運(yùn)用ansys軟件中參數(shù)化語(yǔ)言設(shè)計(jì)與蒙特卡羅法相結(jié)合的隨機(jī)有限元法,以內(nèi)六角扳手為研究對(duì)象,選擇扳手的多種設(shè)計(jì)參數(shù)和作用載荷為隨機(jī)變量,在假定的統(tǒng)計(jì)分布情況下進(jìn)行扳手的強(qiáng)度可靠性分析。結(jié)果顯示,隨著抽樣次數(shù)的增多,輸出變量detss的均值逐漸收斂趨于穩(wěn)定,這表明運(yùn)用ansys和蒙特卡羅法相結(jié)合的方法對(duì)扳手結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的可靠性分析是可行的。

針對(duì)工程實(shí)際中存在功能函數(shù)為隱式或高維非線性的復(fù)雜結(jié)構(gòu),本文提出了一種基于降維算法和edgeworth級(jí)數(shù)的可靠性分析方法。利用降維算法將n維函數(shù)展開(kāi)為n個(gè)一維函數(shù),經(jīng)變量轉(zhuǎn)換后變量都相互獨(dú)立且服從均值為0、方差為0.5的正態(tài)分布,再結(jié)合gauss-hermite積分方法計(jì)算出一維函數(shù)的原點(diǎn)矩,從而得到結(jié)構(gòu)功能函數(shù)的中心矩,將所得的矩信息應(yīng)用到edgeworth級(jí)數(shù)展開(kāi)式中,給出功能函數(shù)的累積分布函數(shù)表達(dá)式,計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的失效概率。該方法避免了功能函數(shù)對(duì)變量梯度的要求,僅需少量的確定性重分析計(jì)算。數(shù)值算例結(jié)果表明了本方法的有效性和正確性。

提出通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合極限狀態(tài)函數(shù)的方法來(lái)解決結(jié)構(gòu)可靠性問(wèn)題。根據(jù)多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射存在定理,對(duì)于任何在閉區(qū)間內(nèi)的一個(gè)連續(xù)函數(shù)都可以用含有一個(gè)隱含層的bp網(wǎng)絡(luò)來(lái)逼近。應(yīng)用此定理,通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合極限狀態(tài)方程,借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)映射關(guān)系產(chǎn)生大量的極限狀態(tài)函數(shù)值,作為下一步的分析數(shù)據(jù)。此過(guò)程并不像montecarlo法對(duì)每一點(diǎn)都做確定性計(jì)算,因而達(dá)到減少計(jì)算工作量的目的。該方法僅采用montecarlo法隨機(jī)抽樣的思路,對(duì)大范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行概率分析,通過(guò)概率分析得到極限狀態(tài)函數(shù)值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差,以便求得結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo),進(jìn)行結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析。

本文提出了通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合極限狀態(tài)函數(shù)的方法來(lái)解決結(jié)構(gòu)可靠性問(wèn)題。根據(jù)多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射存在定理,對(duì)于任何在閉區(qū)間內(nèi)的一個(gè)連續(xù)函數(shù)都可以用含有一個(gè)隱含層的bp網(wǎng)絡(luò)來(lái)逼近。應(yīng)用此定理,通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合極限狀態(tài)方程,借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)映射關(guān)系產(chǎn)生大量的極限狀態(tài)函數(shù)值,作為下一步的分析數(shù)據(jù)?；谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)可以平行的建立結(jié)構(gòu)可靠度的sosm法,采用laplace漸近方法將非線性功能函數(shù)在驗(yàn)算點(diǎn)處作二次展開(kāi)來(lái)研究結(jié)構(gòu)的可靠度問(wèn)題,能較高精度的逼近精確結(jié)果。

本文首先進(jìn)行了厚壁筒結(jié)構(gòu)的失效分析,建立了厚壁筒結(jié)構(gòu)失效的強(qiáng)度失效狀態(tài)函數(shù),接著研究了結(jié)構(gòu)可靠性計(jì)算的直接積分法,分析了直接積分法中涉及到的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,最后進(jìn)行了厚壁筒結(jié)構(gòu)的可靠性分析與可靠性設(shè)計(jì)研究,研究結(jié)果表明厚壁筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量的均方差對(duì)結(jié)構(gòu)的失效概率有較大的影響,在實(shí)際工程中應(yīng)加強(qiáng)其質(zhì)量控制。本文的研究結(jié)果為厚壁筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造提供了有價(jià)值的理論參考,其方法可以應(yīng)用于船舶與海洋工程、建筑、機(jī)械、化工等領(lǐng)域,具有較大的理論及實(shí)踐意義。

鐵路客車蓄電池箱由于在設(shè)計(jì)制造、檢修質(zhì)量、維護(hù)保養(yǎng)等方面存在的不足,致使車輛在運(yùn)用中故障時(shí)有發(fā)生。如何改善蓄電池箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加強(qiáng)蓄電池箱的定檢檢修和運(yùn)用維護(hù)、消除運(yùn)用中出現(xiàn)的主要問(wèn)題、提高旅客列車的安全性和電氣設(shè)備使用的穩(wěn)定性,是值得關(guān)注的課題。

模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)是在機(jī)械阻抗的概念上發(fā)展起來(lái)的。實(shí)際的工程結(jié)構(gòu)均可視為有阻尼的多自由度系統(tǒng)。在此，通過(guò)研究問(wèn)題背景，使用結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行模態(tài)分析。在建模過(guò)程中，不可能每個(gè)細(xì)節(jié)都與實(shí)際施工一樣，應(yīng)遵循安全性、耐久性、適用性的特點(diǎn)，對(duì)問(wèn)題模型化，用有限元，變分原理，推出方程［m］δ＋[k］δ=0。考慮多種因素，確定框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案和布置，確保建筑可靠性。

由于受蓄電池的特性和目前的檢測(cè)維護(hù)裝置性能的局限,電池組的實(shí)際使用壽命不理想.文章研究設(shè)計(jì)了新的動(dòng)車組蓄電池存儲(chǔ)模塊,對(duì)動(dòng)車組蓄電池組狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè).該設(shè)計(jì)采用存儲(chǔ)芯片at45db641e對(duì)其硬件電路和軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)能夠做到對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ),并可通過(guò)上位機(jī)軟件對(duì)采集數(shù)據(jù)或歷史存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),從而有效延長(zhǎng)了蓄電池在動(dòng)車組中的使用壽命.

為提高金剛石圓鋸片的鋸切性能,降低其工作時(shí)的振動(dòng),防止鋸片共振,通過(guò)錘擊振動(dòng)試驗(yàn)法,分析鋸片固有頻率的概率特性。依據(jù)結(jié)構(gòu)固有頻率與激振頻率差的絕對(duì)值不超過(guò)規(guī)定值的關(guān)系準(zhǔn)則,定義了鋸片振動(dòng)問(wèn)題的可靠性模式和可靠度,提出避免鋸片共振的頻率可靠性分析方法。并通過(guò)對(duì)不同轉(zhuǎn)速下的鋸片可靠度的分析,得到了防止共振的工作轉(zhuǎn)速,提高了金剛石圓鋸片的使用壽命。

蒙特卡洛方法（montecarlomethod）,也稱計(jì)算機(jī)隨機(jī)模擬方法,是二十世紀(jì)四十年代中期隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明而被提出的一種以概率統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)的數(shù)值計(jì)算方法,最早被用于研制原子彈的＂曼哈頓計(jì)劃＂計(jì)劃,現(xiàn)也被用于求解結(jié)構(gòu)可靠性問(wèn)題。因其具有不受限于功能函數(shù)的復(fù)雜性特征,隨機(jī)變量的維度也與函數(shù)的收斂速度無(wú)關(guān),且試驗(yàn)次數(shù)越多,結(jié)果越精確,借助于現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)技術(shù),也使得蒙特卡洛法用于結(jié)構(gòu)可靠性計(jì)算成為了可能并得到了廣泛的普及。目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠性往往只是針對(duì)框架,將概率統(tǒng)計(jì)學(xué)引入到結(jié)構(gòu)可靠性中,實(shí)際上形成了一個(gè)全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念,