發(fā)布時(shí)間：2020-07-19 21:36

【摘要】：結(jié)構(gòu)的安全與可靠是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的之一。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)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(jī)性,僅將它們看作是確定性變量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),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(huì)受到影響。而將可靠性設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起,可以幫助設(shè)計(jì)人員建立合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)的安全容限并控制隨機(jī)參數(shù)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)安全的影響,使所預(yù)測(cè)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作性能與實(shí)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(jì)性的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。因此進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究具有十分重要的意義。 本文在總結(jié)國(guó)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(jī)械零件可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)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(cuò)能力,較好地解決了可靠性研究中的一些難點(diǎn)問(wèn)題,為結(jié)構(gòu)可靠性分析和可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)的求解提供了一種新途徑。本文的主要研究?jī)?nèi)容為： 針對(duì)在工程實(shí)際應(yīng)用中很難給出極限狀態(tài)函數(shù)的具體顯性表達(dá)式,以及隨機(jī)有限元法和響應(yīng)面法的缺陷問(wèn)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(jì)理論、可靠性靈敏度技術(shù)和穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法有機(jī)結(jié)合,提出了機(jī)械零件可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。本文采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)法來(lái)確定有限元分析的樣本和試驗(yàn)方案,通過(guò)有限次有限元數(shù)值分析計(jì)算獲得的最大應(yīng)力的準(zhǔn)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(lái)替代有限元程序進(jìn)行分析計(jì)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(jì)方法相結(jié)合,進(jìn)行基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì),這將提高計(jì)算效率和節(jié)省試驗(yàn)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(jì)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(guò)在實(shí)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(méi)有給出功能函數(shù)顯式表達(dá)的問(wèn)題,簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程,同時(shí)可以獲得較高的計(jì)算精度,具有很好的工程實(shí)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：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(guò)查均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)表，給出隨機(jī)變量樣本組，確定試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。然后進(jìn)行相應(yīng)的有限元分析和計(jì)算，得到危險(xiǎn)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(gè)示例。表4.1隨機(jī)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(jì)算結(jié)果__魚(yú)切旦生ZTbenn絲旦旦坦魚(yú)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(guò)查均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)表，給出隨機(jī)變量樣本組，確定試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。然后進(jìn)行相應(yīng)的有限元分析和計(jì)算，得到危險(xiǎn)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(gè)示例。表4.5隨機(jī)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(xiàn)】

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(jì)[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(jì)[D];東北大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2763004