基于随机有限元法的机械零部件静动态可靠性分析

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1、分类号TH114.3单位代码10618密级公开学号2120990012专业硕士学位论文基于随机有限元法的机械零部件静动态可靠性分析研究生姓名：庹奎导师姓名及职称：胡启国（教授）申请专业学位类别工程硕士学位授予单位重庆交通大学论文提交日期2015年4月20日专业领域名称机械工程论文答辩日期2015年6月4日2015年6月4日AnalysisofStaticandDynamicReliabilityofMechanicalPartsbasedonStochasticFiniteElementMethodADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterC

2、andidate：TuoKuiSupervisor：Prof.HuQiguoChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。：学位论文作者签名：＾日期年月＾日重庆交通大学学位论文化权使用授权书本学位论文作者完全了解学校

3、有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可Ｗ将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名；；！、令指导教师签名句＇曰船如／Ｊ年／月ｒ曰曰期沁年曰勺／Ｉ；本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂

4、志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定孚雙相关权泣。Ｉ学位论文者签名：指导教师签＾吗＾曰船如心年月义曰曰期：牟６片９曰摘要在传统的机械零部件可靠性分析时，通常直接根据该零件的应力具体显示表达式得到应力概率模型，同时结合强度概率模型建立可靠性干涉模型进行分析。但工程实际中的机械零部件通常无法给出具体显示表达式，导致了可靠性在实际工程中的广泛运用障碍。在可靠性数据统计方面，通过直接做可靠性数据统计试验成本高昂，而且由于零件结构的不同所造成应力分布差异性极大，使得试验结果往往不具有通用性。因此，机械零部件可靠性研究重

5、点一直围绕着可靠性模型和可靠性数据两个方面展开进行的。本文在随机有限元理论的基础上，利用ANSYS概率分析模块展开可靠性研究。在静可靠性分析方面，以MonteCarlo随机有限元、响应面随机有限元和混合随机有限元进行机械零部件静可靠性分析，解决了无具体显示表达式的零件可靠性建模分析问题，同时对比三种随机有限元法得到各自特点和使用条件。在动态可靠性分析方面，以随机有限元静可靠性分析得到的应力数据为基础，利用MonteCarlo法进行动态可靠性模拟分析，解决了动态可靠性分析的数据缺乏问题。具体的研究内容及成果如下：1）通过APDL建立工业机器人小臂可靠性分析文件，选择MonteCarlo

6、随机有限元法对小臂进行结构静可靠性分析，得到小臂的静可靠度及参数灵敏度分析结果。表明MonteCarlo随机有限元法能够很好的解决零件无显示表达式静可靠性的分析问题，同时也是一种通用性较好的随机有限元静可靠性分析基础方法。2）以机器人小臂为例，进一步采用响应面随机有限元法进行分析。通过对拟合的响应面进行大量MonteCarlo快速模拟后，得到小臂静可靠性分析结果。表明响应面随机有限元法以拟合的结构响应面替代小臂的有限元模型可快速进行分析，比MonteCarlo法具有更高分析效率。通过详细对比两种随机有限元法，最后给出MonteCarlo随机有限元和响应面随机有限元各自进行静可靠性分析

7、的适用条件。3）综合MonteCarlo和响应面两种随机有限元法特点，结合参数灵敏度分析得到混合随机有限元静可靠性分析方法。以参数和结构相对复杂的发动机连杆为例，详细的对比混合随机有限元、响应面随机有限元和MonteCarlo随机有限元三种静可靠性分析方法，结果表明混合随机有限元法在结构复杂且输入参数较多的零部件静可靠性分析时，比其它两种方法具有更高的计算效率。4）在零部件动态可靠性分析时，以支撑板为例，利用MonteCarlo随机有限元静可靠性分析结果，