發(fā)布時間：2020-07-19 21:36

【摘要】：結(jié)構(gòu)的安全與可靠是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的之一。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,不確定性因素是固有的,如果不考慮其材料、外載荷及幾何尺寸等參數(shù)的隨機性,僅將它們看作是確定性變量進行優(yōu)化設(shè)計,結(jié)構(gòu)的安全性能將得不到充分的保障,產(chǎn)品的質(zhì)量就會受到影響。而將可靠性設(shè)計方法和優(yōu)化設(shè)計技術(shù)有機地結(jié)合在一起,可以幫助設(shè)計人員建立合理的機械結(jié)構(gòu)的安全容限并控制隨機參數(shù)對機械結(jié)構(gòu)安全的影響,使所預(yù)測的機械結(jié)構(gòu)的工作性能與實際工作性能更加符合,得到既有足夠的安全可靠性,又具有一定經(jīng)濟性的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。因此進行可靠性優(yōu)化設(shè)計方法的研究具有十分重要的意義。 本文在總結(jié)國內(nèi)外結(jié)構(gòu)可靠性研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于機械零件可靠性穩(wěn)健設(shè)計領(lǐng)域。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前研究和應(yīng)用最為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)模型,并且在不同的研究領(lǐng)域取得了大量成果,本文充分利用其函數(shù)逼近功能、非線性映射功能、魯棒性和容錯能力,較好地解決了可靠性研究中的一些難點問題,為結(jié)構(gòu)可靠性分析和可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計的求解提供了一種新途徑。本文的主要研究內(nèi)容為： 針對在工程實際應(yīng)用中很難給出極限狀態(tài)函數(shù)的具體顯性表達式,以及隨機有限元法和響應(yīng)面法的缺陷問題,本文將有限元數(shù)值分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、可靠性優(yōu)化設(shè)計理論、可靠性靈敏度技術(shù)和穩(wěn)健設(shè)計方法有機結(jié)合,提出了機械零件可靠性穩(wěn)健設(shè)計的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。本文采用均勻試驗設(shè)計法來確定有限元分析的樣本和試驗方案,通過有限次有限元數(shù)值分析計算獲得的最大應(yīng)力的準確數(shù)值解,將他們作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的樣本數(shù)據(jù),利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型模擬獲得最大應(yīng)力之間的關(guān)系,將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬確定的最大應(yīng)力與可靠性理論相結(jié)合,并以訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來替代有限元程序進行分析計算,最后將可靠性優(yōu)化理論、可靠性靈敏度技術(shù)和穩(wěn)健設(shè)計方法相結(jié)合,進行基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計,這將提高計算效率和節(jié)省試驗成本。本文提出的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性穩(wěn)健設(shè)計方法,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射能力和泛化能力,可以任意精確地逼近結(jié)構(gòu)參數(shù)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的函數(shù)關(guān)系。因此,通過在實際結(jié)構(gòu)可靠性分析中的應(yīng)用,可以有效解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)可靠性分析中沒有給出功能函數(shù)顯式表達的問題,簡化了計算過程,同時可以獲得較高的計算精度,具有很好的工程實用價值。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH122;TP183
【圖文】：

=聲，十qjj(其中，q一3，一1，O，1，3)，各參數(shù)取值如表4.1所示，通過查均勻試驗設(shè)計表，給出隨機變量樣本組，確定試驗設(shè)計方案。然后進行相應(yīng)的有限元分析和計算，得到危險區(qū)的最大應(yīng)力amax(如表4.2所示)，圖4.2給出了有限元模型和應(yīng)力分析的一個示例。表4.1隨機參數(shù)值樣本b(mm)r(mm)e(mm)。(MPa)7.8800E+017.9600E+01 8.0O00E十01 8.0400E+01 8.1200E+01 1.1820E+01 1.1940E+01 1.2000E+01 1.2060E+01 1.2180E+01 2.3712E+01 2.3904E+01 2.4000E+01 2.4096E+01 2.4288E十01 6.5000E+01 7.5O00E+01 8.0O00E+01 8.5000E+01 9.5000E+01;;;一八川 川蘸蘸蘸 {{{日目M‘日口‘U了】月洲八川_幽幽.娜娜曰哪四{整麟四幽曰.曰倒活舀呂沼篇言二甲翻四口曰腳2，一，一‘一:j一‘.，】一.孟，一7甚，圖4.2(a)有限元模型 Fig.4.2(a)Thefiniteelementmodel圖4.2(b)有限元應(yīng)力分析 Fig.4.2(b)Thefiniteelementstressanalysis圖4.2偏心圓孔板條拉伸的有限元分析 Fig.4.2Thefiniteelementanalysisofeeeentrielath表4.2有限元分析計算結(jié)果__魚切旦生ZTbenn絲旦旦坦魚呵analyticalre呵t_______-一樣本b(lllm)r恤m)c(mm)。(MPa)‘。(Mp司 18.0000E+01l.Z180E+012.3712E+018.5000E+013.6005E+02 28.0000E+01l.1940E+012.4288E+019.500OE+013.9064E+02 38.1200E+01l.2000E+012.3904E+018.5000E+013.5359E+02 48.12OOE十 01l.Z180E+012.4096E+019.5000E+013.9774E+02 58.1200E+01l.1940E+012.4000E+017.5000E+013.0985E+02 67.8800E+01l.1820E+012.3712E+017

xj=巧+q氣(其中，q一3，一1，O，1，3)，各參數(shù)取值如表4.5所示，通過查均勻試驗設(shè)計表，給出隨機變量樣本組，確定試驗設(shè)計方案。然后進行相應(yīng)的有限元分析和計算，得到危險區(qū)的最大應(yīng)力amax(如表4.6所示)，圖4.5給出了有限元模型和應(yīng)力分析的一個示例。表4.5隨機參數(shù)值樣本D(mm)d(mm) 4.9250E十014.9750E+01 5.0000E+01 5.0250E+01 5.0750E+01 3.9400E+01 3.9800E+01 4.0000E+01 4.0200E十01 4.0600E+01r(mm) 2.9550 2.9850 3.0000 3.0150 3.0450尸側(cè)) 1.6220E十05 1.6740E+05 1.7000E+05 1.7260E+05 1.7780E+05一一:入川 川娜娜 娜入川翻以，二盆加，圖4.5(a)有限元模型 Fig.4.5(a)Thefiniteelementmodel圖4.5(b)有限元應(yīng)力分析 Fig.4.5(b)Thefiniteelementstressanalysis圖4.5橫向圓孔空心圓軸的有限元分析 Fig.4.5Thefiniteelementanalysisofholloweylinder

(a)有限元模型

【引證文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 朱麗莎;某多跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)可靠性靈敏度分析[D];東北大學(xué);2009年

2 史宇;硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的可靠性靈敏度與可靠性穩(wěn)健設(shè)計[D];東北大學(xué);2010年

3 曹璨;大型轉(zhuǎn)子系統(tǒng)頻率可靠性敏感性與魯棒設(shè)計[D];東北大學(xué);2010年

本文編號：2763004