非概率可靠性

摘要： 为解决小样本、贫信息下铁路应急资源储备点的可靠性选址问题,创新性地将选址-路径问题与区间非概率可靠性方法结合起来,考虑灾情发生后应急设施点在可接受的时间范围内响应受灾点的需求能力及其稳定程度,采用区间值度量路段阻抗,基于区间非概率可靠性理论及区间运算规则,提出路径的非概率可靠性度量及可靠最短路径选择方法;建立基于区间时间阻抗下可靠最短路径的无容量设施选址模型,提出约束条件限制的Monte Carlo改进算法,确定了铁路资源储备点选址的最优方案。实例表明,本文的优化方案能更好地保证救援的时间可靠性,改进的求解算法具有更小的时间复杂度,有效地缩短了运算时间,改善了解的质量。本文的方法与模型体系对于实现铁路应急设施可靠性选址,为决策者提供决策支持,提高铁路应急响应能力具有重要的指导意义。

摘要： 拣矸机器人的分拣可靠性与煤的品质及分拣效率息息相关,对拣矸机器人系统分拣可靠性进行研究十分必要。现有机器人系统可靠性研究主要是针对其结构可靠性进行研究,而没有对其工作任务可靠性即分拣可靠性进行研究。针对该问题,以柔索驱动拣矸机器人系统为研究对象,采用故障树分析法对其分拣可靠性进行研究。首先,从拣矸机器人系统的结构出发,分析了拣矸机器人系统分拣故障的原因,采用演绎法构建拣矸机器人系统的分拣故障树;然后,将故障树底事件发生概率考虑为区间变量,根据区间性质、运算法则和顶事件的概率表达式得到分拣故障树顶事件概率区间参数,结合设计要求计算出反映拣矸机器人系统分拣可靠性的非概率可靠性指标;最后,基于非概率可靠性指标公式及模糊重要度定义,提出了一种区间重要度指标,对分拣故障树底事件的区间重要度进行求解并排序,结果表明分拣可靠性满足拣矸机器人可靠分拣要求,煤矸石流瞬时含矸率增大和工业相机故障是影响其分拣可靠性的重要因素。根据非概率可靠性指标计算结果和区间重要度排序找出了拣矸机器人系统的薄弱环节,并针对薄弱环节提出了3个改进措施:在分拣前对煤矸石流振荡混合;根据识别的矸石信息,智能控制带式输送机带速;在拣矸机器人系统中增加备用工业相机。

摘要： 针对拉伸载荷作用下飞机含孔复合材料易发生损伤失效的问题,为研究穿透型圆孔对复合材料安全性的影响,根据某型飞机实际使用的碳纤维复合材料,设计了无孔和含孔试样进行拉伸试验,获得宏观拉伸性能参数,对比分析穿透型圆孔对拉伸性能的影响;基于非概率可靠性分析方法,采用最小无穷范数指标,分别对训练强度提高前后的拉伸强度可靠性进行计算与分析,并总结了复合材料安全性分析方法。结果表明:穿透型圆孔会导致该复合材料拉伸强度的大幅下降,而对拉伸刚度影响不大,且拉伸强度下降率与孔径成正比;穿透型圆孔会引起该复合材料拉伸强度可靠性的大幅下降,下降程度随孔径的增大而增大;训练强度提高后,可靠性进一步下降,三种孔径的复合材料拉伸强度可靠性均降至1以下,严重影响复合材料安全性。

摘要： 在结构优化中,拓扑优化相比于尺寸优化和形状优化,设计空间更加广泛,因而能够取得更大的效益.近年来,结构拓扑优化逐渐成为人们研究的热点和难点.随着科学技术的发展,工程结构越来越复杂,材料本身和外部环境的不确定性影响加剧,因此在拓扑优化中需要考虑不确定性的影响.本文研究了桁架结构的非概率可靠性拓扑优化问题,用区间模型来量化不确定性,并利用参数顶点组合法来完成不确定性的传播分析,利用基于面积比的非概率可靠性指标构建可靠性拓扑优化模型,提出了功能度量法对原可靠性约束进行等价转化,从而克服了收敛性问题.采用移动渐近方法(MMA)对优化问题进行了求解.数值算例表明,本文提出的功能度量法能够很好地适用于桁架结构的非概率可靠性拓扑优化问题.

摘要： 文中针对生产规模小的大型贵重机械不确定性参数信息量不足的问题,采用区间非概率可靠性分析,只需已知不定量参数的集合上下界线即可求出结构的可靠性,将汽车起重机的起重量、起升冲击系数、起升载荷偏摆角作为不确定参数看作区间变量,采用分别对臂架的整体稳定性、刚度、强度的非概率可靠性研究,得到计算公式并结合汽车起重机工程实例对其臂架进行可靠性分析.分析结果表明:该方法得到的汽车起重机区间非概率可靠性大于1,符合实际要求.因此,采用区间非概率模型研究结构的可靠性,既可降低试验成本,又能提高计算的效率.该可靠性模型意义明确,具有很好的经济价值和社会价值,是对传统可靠性模型的补充.

摘要： 钛合金疲劳裂纹扩展过程受不确定因素影响,导致疲劳分析中的参数具有不确定性,有必要进行可靠性分析.本文针对概率可靠性方法对样本数量和统计信息要求较高且计算量大的局限性,提出了钛合金疲劳裂纹扩展区间非概率可靠性分析方法,将Paris模型中的不确定参数以区间表示,基于疲劳寿命模型表征了疲劳裂纹扩展的区间非概率可靠性指标,利用区间数学理论对非概率可靠性指标进行求解.通过实例计算表明,随着区间干涉程度的增加,非概率可靠性指标呈线性趋势从99.231％降至90.846％,且计算结果较概率可靠性方法更为保守,在工程应用中偏于安全.

摘要： 针对转向架构架静强度实验结果仅对测试件有效,不能准确反映整批构架的结构强度是否满足要求的问题,提出一种基于6σ的非概率可靠性分析方法.首先,通过对转向架构架进行结构强度分析,确定受力较大部位的区间变量,并基于参数化模型对其进行D-最优试验设计,建立表征转向架构架结构特征的多项式响应面函数.其次,结合6σ原则和Chebyshev不等式,建立描述区间变量的分段函数模型,给出新模型中区间变量的生成策略和非概率可靠度的计算方法.最后,以动车组转向架构架为研究对象,对其进行结构可靠性分析,并与传统的分析方法进行对比.研究结果表明:在信息缺乏或小样本的条件下,分段函数模型更好地反映整批构架的结构可靠性,弥补了基于均匀分布假定相对保守的缺陷,同时,解决了由测试次数少导致的实验结果的局限性.

摘要： 在地震工程中,利用传统的随机过程模型来建立动态不确定荷载的随机过程模型需要大量的时间历程实验样本.本文基于地震记录因受成本或实际因素限制导致的样本贫乏,提出以非概率的集合理论凸方法为理论基础的非随机过程,解决实际工程对地震荷载随机过程函数分布形式的灵敏问题.并针对长输埋地管道在地震作用下的时间随机性变化,引入区间模型和强度包络函数建立区间非平稳地震荷载模型.根据地面运动的时域非平稳特征结合非随机过程振动理论推导了埋地管道的动力响应,并利用求解出的埋地管道在内压作用下的管道强度,结合Yon-Mises第四强度理论建立了非随机过程地震荷载下的埋地压力管道动力响应式.根据理论分析出的简化公式并结合非概率可靠性理论针对某成品油管道进行了非概率可靠性分析.研究表明,在小样本情况下利用凸模型处理荷载的时变不确定性以及进行结构的可靠性分析,这对小样本的实际工程的抗震可靠性分析具有十分重要的意义.

摘要： 用非概率可靠性的凸集模型--区间模型表述叶片强度与振动参数的不确定性,将叶片强度与振动参数表述为区间变量,定义了叶片强度与振动的非概率可靠性和叶片叶根厚弦比及非概率可靠性指标的求解方法,并将其应用于航空发动机压气机叶片振动可靠性计算.研究结果表明,应用非概率可靠性对叶片进行可靠性设计是合理可行的,且所需数据较少,特别适用于航空发动机等可靠性数据较少的贵重部件.

摘要： 本文采用区间法对某发动机涡轮盘进行了结构非概率可靠性分析,首先提出了适用于低循环疲劳寿命结构非概率可靠性分析方法与流程,然后对燃气涡轮盘的寿命进行了结构非概率分析,结果表明,结构非概率可靠性分析的结果更为安全可靠.

摘要： 用非概率的凸集模型--区间模型表述叶片振动参数的不确定性,将叶片振动参数表述为区间变量,定义了叶片振动的非概率可靠性和叶片叶根厚弦比及非概率可靠性指标的求解方法,并将其应用于航空发动机轴流叶片振动可靠性计算.研究结果表明,应用非概率可靠性对叶片进行可靠性设计是合理可行的,且所需数据较少,特别适用于航空发动机等可靠性数据较少的贵重部件.

摘要： 本文提出了一种基于区间凸模型的非概率可靠性多目标优化方法.利用区间凸模型对不确定参数进行建模,在区间非概率可靠性指标的基础上,建立了具有可靠性指标约束的多目标优化模型.针对该内层优化为极小极大问题的嵌套优化模型,转换为易于处理的等效形式,同时通过区间序关系给出了目标函数稳健性的求解方法,转化为确定性多目标优化问题.利用多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)对转换后的确定性多目标问题进行求解.数值算例表明了该方法的有效性.

摘要： 某高速公路的路线高填方路基左侧路基发生滑移,按常规计算(极限平衡法)的安全系数为K=1.55,其概率可靠度指标β=3.1,失效概率为Pf=0.001。通过引入区间分析理论,建立非概率可靠性计算模型。其非概率可靠性指标η=0.7,表明非概率可靠性理论在没有足够的数据信息和可行的主观分布假设下也能得到比较准确的结果。

摘要： 文章论述了非概率可靠性的提出、定义及发展现状等.对非概率可靠性的两种方法即稳健可靠性和区间可靠性的评估方法进行了对比,讨论了QMU(即裕量和不确定性的量化)方法与非概率可靠性的关系,给出了稳健可靠性在螺栓静强度分析中的应用实例,给出了区间可靠性在某库存部件的理化性能分析中的应用实例.

摘要： 本文针对近年来发展起来的结构非概率可靠性理论,对以超椭球凸模型为基础的非概率可靠性理论中的可靠性指标的求解问题,首次提出基于灵敏度分析的可靠性指标求解模型,然后给出一种新的求解方法—复合形法,复合形法不需要求目标函数的导数,而是直接求目标函数值,计算起来简单,几何概念清晰,精度高.

摘要： 针对岩体地质强度指标CSI值确定时所具有的区间不确定性,采用区间数表示其取值,并由Hoek-Brown准则参数确定方法及区间数运算规则计算相应参数区间值,根据Hoek-Brown准则与Mohr-Coulomb准则参数间的转换关系及区间组合法确定岩体抗剪强度参数c与Φ的区间值,在运用区间组合法与简化Bishop法求解岩质边坡安全系数区间值基础上,通过引进非概率可靠性度量方法,建立基于Hoek-Brown准则的岩质边坡区间非概率可靠性分析方法,该方法应用于岩质边坡稳定性评价,减少了对试验数据的要求,同时体现了岩体力学参数确定时具有的区间不确定性,具有更强的可操作性。工程实例分析与计算表明了该方法的可行性与合理性。

摘要： 基坑工是一复杂的系统，为减少基坑工程事故，对基坑支护体系进行可靠性探讨是十分必要的。考虑到基坑支护结构和岩土力学参数取值的区间性特征，采用区间分析理论，建立了重力式基坑支护结构抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性的功能函数。针对区间运算结果扩张问题，采用仿射算法，计算相应的可靠性指标。然后根据扩张原理.利用系统工程分析方法，分析了串联系统、并联系统、混联系统等典型系统的区间可靠性，计算实例说明了其分析过程。研究结果表明.进一步完善基坑支护体系可靠度的计算方法和理论，具有较大的实用性。

摘要： 本发明提供一种基于静态可靠性概率指标的电网可靠性水平判定方法，本发明考虑了元件可能停运的概率、运行环境中的不确定性和多重约束导致的风险增加等因素，能计算元件、负荷点和系统的可靠性指标，记录具体的切负荷节点和切负荷量，并给出了判定电网可靠性水平的一种评判标准，能对电网的静态可靠性进行较为全面和客观的评价，对电网的可靠性水平进行判定。因此，基于静态可靠性概率指标的电网可靠性水平判定方法具有较好的实际指导意义和应用价值。

摘要： 本发明提供一种判定电网可靠性水平的动态可靠性概率指标确定方法，包括：与电力系统分析程序PSD－BPA接口；存储电力系统的线路参数；电力系统分层及故障排序；电力系统暂态稳定计算；对失稳事件进行可靠性指标计算。本发明提供的技术方案实现了与PSD－BPA接口，解决了以往动态可靠性评估中暂态稳定分析模型较为简单的问题；所考虑的故障模式更为全面，不仅包括线路、变压器发生的单重故障或双重故障，还包括由于保护误动或拒动引起的多重连锁故障；采用分区模型和故障排序法解决了解析法计算量大的问题。该方法计算简捷、直观，在反复修改、校正规划和运行方案时，为技术人员提供了一个便捷的可靠性指标计算方法，具有良好的实际指导意义和应用价值。

摘要： 本发明提供一种基于静态可靠性概率指标的电网可靠性水平判定方法，本发明考虑了元件可能停运的概率、运行环境中的不确定性和多重约束导致的风险增加等因素，能计算元件、负荷点和系统的可靠性指标，记录具体的切负荷节点和切负荷量，并给出了判定电网可靠性水平的一种评判标准，能对电网的静态可靠性进行较为全面和客观的评价，对电网的可靠性水平进行判定。因此，基于静态可靠性概率指标的电网可靠性水平判定方法具有较好的实际指导意义和应用价值。

摘要： 本发明公开了一种基频和频率间隔混合约束下的连续体结构非概率可靠性拓扑优化设计方法。该方法首先采用修正的带罚因子的固体各向同性微结构/材料插值模型来消除局部模态的问题；采用顶点组合法得到结构固有频率的上下界限，并采用边界公式来克服优化过程中模态交换的问题，从而构建基频和频率间隔混合约束下的连续体结构非概率可靠性拓扑优化模型；采用性能极值方法对原来的可靠性指标进行转化从而克服优化中的收敛性问题，并运用复合函数求导法则求解目标性能极值对设计变量的灵敏度；调整移动渐进算法(MMA)中的参数，并进行迭代优化计算，直至满足相应的收敛性条件，得到满足基频和频率间隔可靠度约束的优化设计方案。

摘要： 本发明公开了一种力热耦合环境下层合板非概率可靠性拓扑优化方法。该方法首先根据层合结构一阶剪切变形理论，计算复合材料层合板等效弹性参数和热属性参数。接着考虑层合板材料参数和载荷等不确定性因素影响，利用SIMP材料插值模型，以结构重量最小为优化目标，以单元的相对密度作为设计变量，以力热耦合载荷作用下关注位置的许用位移响应可靠度为约束，构建层合结构可靠性拓扑优化框架，采用移动渐近线优化算法，通过迭代获得力热耦合环境下层合结构的最优构型。本发明以复合材料层合结构为对象，在拓扑优化设计的过程中考虑了温度场和结构场的耦合效应，同时合理表征了有限试验样本条件下不确定性对结构构型的影响，兼顾了安全性和经济性。

摘要： 本发明公开了一种串联桁架结构体系非概率可靠性分析方法，包括步骤：一、确定串联桁架结构体系各失效模式的功能函数；二、建立描述不确定性变量的多维椭球模型；三、获取不确定性变量的多维归一化等价椭球模型；四、获取不确定性变量的超球模型；五、计算单位超球模型的体积；六、获取串联桁架结构体系的失效域总体积的宽界限；七、获取串联桁架结构体系的失效域总体积的窄界限；八、计算串联桁架结构体系的非概率失效度的取值范围；九、计算串联桁架结构体系的非概率可靠度的取值范围。本发明通过串联桁架结构体系的失效域总体积的宽窄界限区间估计，极大地减少了在串联桁架结构体系非概率可靠度求解的工作量，给出相对精确合理的估计值。

摘要： 本发明公开了一种臂架类起重机结构非概率时变可靠性评估方法，首先，将臂架类起重机结构进行力学分析并确定其所承受的载荷为不定参量；其次，采用基于凸集的非概率可靠性分析方法，将强度、刚度、稳定性作为约束条件，对臂架类起重机结构的非概率可靠性进行分析，并将时间引入可靠性评估，确定臂架结构的非概率时变可靠性评价模型。本发明既考虑了在样本不足情况下求出可靠性的方法，又考虑了可靠性随时间变化的可靠性指标，并通过工程实例进行验证，具有重要现实意义和推广价值。

摘要： 本发明公开了一种齿轮传动装置的非概率可靠性评估方法，该方法通过证据理论对齿轮传动装置可靠性评估过程中的不确定性因素进行描述，并建立齿轮传动装置的极限状态函数；为了提升计算效率，通过径向基函数来构建真实极限状态函数的近似模型，并利用样本点局部加密来提高近似模型的拟合精度，同时基于一阶近似可靠性分析方法对近似可靠性评估问题进行求解，从而获得衡量齿轮传动装置可靠性的可信度和似真度；本发明不但能有效构建齿轮传动装置设计过程中的不确定性变量，而且可从本质上提高求解可信度和似真度的计算效率和求解质量，在齿轮传动装置可靠性评估领域具有广泛的工程应用价值。

摘要： 本发明公开了一种基于非概率可靠性模型的可靠性评估方法、装置及系统，所述方法包括以非概率参数的上下界之和的一半作为圆心位置，以上下界之差作为圆形直径，分别生成应力非概率可靠性模型和强度非概率可靠性模型；将所述应力非概率可靠性模型和强度非概率可靠性模型放在同一坐标系中，依据应力‑强度干涉理论，根据应力和强度之间的关系，选择相应的非概率可靠性指标计算方法，计算获得非概率可靠性指标。本发明能够表达多数工程应用中不确定参数集中分布于均值附近的情况，且对应力和强度之间各种可能的区间关系情况进行了区分，具有更好的适用性和精度。

摘要： 本发明公开了非线性功能函数串联桁架结构体系非概率可靠性分析方法，包括构建用于度量桁结构中不确定参数的椭球模型；获取具有单位半径等价球体模型并计算球体体积；获取桁架结构体系失效模式的结构功能函数并转换至标准参数空间；获取结构功能函数的二阶近似功能函数并计算单个结构功能函数对应的一阶失效域体积；在两两功能函数的联合验算点进行一阶泰勒展开并计算两个失效模式共失效域体积；采用O.Ditlevsen界限法计算串联结构体系失效域体积并求解最短区间；计算串联桁架结构体系的非概率失效度。通过该方法计算非线性功能函数串联结构体系的失效度不仅能够提高可靠性分析的精度，还能解决数值模拟方法效率低的问题。