基于ansys的概率有限元分析

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1、S.Rehetal./结构安全28（2006）17-431,*222基于ANSYS的概率有限元分析StefanReh,Jean-DanielBeley,SiddharthaMukherjee,EngHuiKhor1应用科学大学，柏林Tor21，d-20099汉堡，德国2Ansys公司，275科技街，匹斯堡，PA15317，美国摘要在产品复杂性不断增加的今天，工业制造商发现完善解决技术与效益之间矛盾的压力越来越大。此外，产品的这种设计是在随机性与不确定性下实现的。因此，在不确定性存在的情况下，找到目标函数的最佳解需要借助于概率分析工具。为了实现这一点

2、，ANSYS公司发布了两个工具，即ANSYS的概率设计系统和ANSYSDesignXplorer。本文介绍了这两个工具的基本算法和应用。本文的主题是解释和讨论这两个ANSYS软件工具提供的变分技术。基于单一有限元分析的变化工艺是一种提供准确、高阶响应面的高效方法。本文对这些方法的性能、优点和缺点进行了讨论。对减少执行时间使用并行计算的可能性进行讨论。针对不同分析方法的不同精确性与有效性的度量方法也分别给与了描述。对概率分析结果的后处理也给与了阐述。强调实现多重和或许相互矛盾的目标的最优化方法。最后，结合几个工程上的实例，对软件的应用进行了说明。关键

3、词：不确定性;概率;六∑设计;概率为基础的优化;健壮性设计。1、引言近些年来，量化概率指标与优化机械产品的方法收到了工业界、学术界的越来越多的关注。在降低产品进入市场的时间，提高产品质量和产品可靠性的推动下，由于需要同时降低成本（生产成本，保修费用等），工业制造商发现自己面临的挑战是优化明显冲突的不断提高产品复杂性的技术和财政目标之间的状况。此外，这一挑战是必须在满足是受到随机性和不确定性下的产品，因为它们是根据实际生产和生活条件生产的。当然，如果最优化目标和可能的约束条件得以量化，最优化是可以得以实现的。**因此，寻找在不确定的存在下相互矛盾的目

4、标之间的正确平衡要求使用概率分析工具。在这方面，以下分析类型通常用于解决这个问题：***确定性分析：确定性分析是转变职能，代表输入影响产品的行为，结果产品的行为特征参数变量之间的关系。在结果参数的简单案件可以表示为一个分析的功能，但在现实情况下，输入输出关系，只给出了利用有限元程序的例子是复杂的运算。不确定性分析：如果输入变量影响的产品的行为是不确定的，即受到分散，然后一个不确定性分析的首要任务是如何量化结果多参数特征的产品的行为都是被这些不确定性所影响。概率分析：为了量化一个产品的概率是非常有用的计算失败或不合格的概率，概率表示用Pf。概率Ps用

5、Ps=1-Pf表示产品将存留下来或者遵从确定要求的可能性。基于概率的优化：顾名思义，概率为基础的优化尝试优化概率或失败的概率。应该指出，这与提高其他技术和财务目标的概率往往冲突。因此，优化过程应努力实现所有的目标之间的合理的和可量化的平衡。健壮性设计：工程产品正变得越来越复杂，容易受到不确定性的影响[1]。S.Rehetal./结构安全28（2006）17-43健壮性设计尝试优化设计，以减少敏感不可避免的不确定性，从而降低了产品的行为变异，使之更可预测。实现这一目标是利用一个优化问题作为目标和约束函数概率分析的结果。衡量其强壮或者缺少的措施例如是标

6、准差或变异，峰度，信号与噪声的比例系数[2-4]，香农熵[5]或行为的描述参数失效概率一个产品。六∑表达设计：六∑是由摩托罗拉公司首先设计[6]定义的六∑质量如果只给出了约3.4件100万以外的设计要求作出的限制下降。在实践中设计六∑是同义词使用，也可以提供强大的设计或概率为基础的优化。多目标设计：提高一种产品的设计往往涉及一个以上的目标。制定越多目标的优化问题，他们有些是相互矛盾的，这意味着提高一个或多个目标，才有可能在一个或多个其他目标下完成。权衡研究：权衡研究是一个可视化的排列在前面多目标优化相互冲突目标的方式的形式。也是为了解决上述类型的概

7、率分析问题，ANSYS软件公司推出两个工具，即ANSYS的概率设计系统及ANSYSDesignXplorer。这两种工具可以解释为输入变量的随机性，如材料特性，边界条件，载荷和几何。这两种工具可以处理上述几个类型的分析。In以下，ANSYS的概率设计系统被称为'PDS'，同时ANSYSDesignXplorer以DesignXplorer来表示。本文介绍这些工具可以解决的问题，以及它们的能力和条件限制。对这些工具的能力特征的可能性问题进行了概述。这一章节是专门介绍可能性方法及其基本算法。本文的专题是解释和讨论这两个ANSYS软件工具提供的变分工艺。

8、基于单一有限元分析的变分工艺是一种提供准确、高阶响应面的高效方法。对这些方法的能力、优点和缺点进行了讨论。对于每个方法的措