【文章內(nèi)容簡介】 的可靠度將從 % 升高到 % 。然而 , 這個(gè)數(shù)值對(duì)一般產(chǎn)品或系統(tǒng)來說 , 并不是很理 想的。但失效率從 10% 降到 1% 卻是件不容易的事。這樣一權(quán)衡 , 可能是得不償失的。 ? 如果把同種零、部件進(jìn)行并聯(lián)組合 , 卻可在不提高零件可靠度 ( 即不降低失效率 ) 的條件下 , 提高產(chǎn)品或系統(tǒng)的可靠度。 系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 二 系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè) 2 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算 ?這類系統(tǒng)只有當(dāng)所有的組成單元都失效時(shí)系統(tǒng)才失效。 系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 二 系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè) 3 混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算 ?混聯(lián)系統(tǒng)是串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)的組合 , 它們的可靠度計(jì)算可直接參照串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)的公式進(jìn)行。 ?也可以采用 等效單元 的辦法進(jìn)行計(jì)算 , 即首先把其中的串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)分別進(jìn)行計(jì) 算 , 得出 等效單元 的可靠度 , 然后再就等效單元組成的系統(tǒng)進(jìn)行綜合計(jì)算 , 從而給出系統(tǒng)的 可靠度。 系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 二 系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè) 4 備用冗余系統(tǒng)的可靠度計(jì)算 ?假定貯備單元在儲(chǔ)備期時(shí)間 t 內(nèi)不發(fā)生故障 , 且轉(zhuǎn)換開關(guān) ( 自動(dòng)或手動(dòng)的 ) 是完全可靠的。則當(dāng)各單元的可靠度函數(shù)是指數(shù)分布 , 并且 時(shí) , 則系統(tǒng)的可 靠度為 : 系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 二 系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè) 5 表決系統(tǒng)的可靠度計(jì)算 ?設(shè)表決系統(tǒng)中每個(gè)單元的可靠度為 R(t), 則系統(tǒng)的可靠度為 : 系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 二 系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè) 5 復(fù)雜系統(tǒng)的可靠度計(jì)算 ?當(dāng)系統(tǒng)可以分解為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)系統(tǒng)時(shí) , 復(fù)雜系統(tǒng)可靠度的計(jì)算就可以按照前面說明的方法進(jìn)行。但在實(shí)際中 , 有的系統(tǒng)是不能簡單地分解成串聯(lián)、并聯(lián)等來進(jìn)行計(jì)算的。例如 , 橋 式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和非串、并聯(lián)系統(tǒng)就是這類系統(tǒng)。對(duì)這類復(fù)雜系統(tǒng) , 可以采用分解法、布爾真值表法或卡諾圖法進(jìn)行計(jì)算。 失效分析方法 ——失效樹分析 第五章 有限元分析方法 ? 什么是有限元法 ?連續(xù)問題轉(zhuǎn)換為規(guī)則離散區(qū)域計(jì)算的方法 ?有限元法的發(fā)展 ?早期應(yīng)用 ?名詞提出 ?有限元法所能解決的問題 第五章 有限元分析方法 ? 有限元應(yīng)用 ?結(jié)構(gòu)分析 ?流體及空氣動(dòng)力學(xué)分析 ?電場(chǎng) 及磁場(chǎng)分析 ?線性分析 ?非線性分析 有限元分析方法的基本概念 一 物體離散化 二 單元特性分析 三 單元組集 四 求解未知節(jié)點(diǎn)位移 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 一 直接方法 運(yùn)用基本定義直接推導(dǎo)單元特性 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 一 直接方法 運(yùn)用基本定義直接推導(dǎo)單元特性 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 一 直接方法 ? Kij表示 j號(hào)節(jié)點(diǎn)的單位位移對(duì) i號(hào)節(jié)點(diǎn)力的貢獻(xiàn)。由功的互等定理有 , 所以單元?jiǎng)偠染仃囀菍?duì)稱的。 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 一 直接方法 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 一 直接方法 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 一 直接方法 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 二 虛功原理 1 設(shè)定位移函數(shù) 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 二 虛功原理 1 設(shè)定位移函數(shù) 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 二 虛功原理 1 設(shè)定位移函數(shù) 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 二 虛功原理 1 設(shè)定位移函數(shù) 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 二 虛功原理 1 設(shè)定位移函數(shù) 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 二 虛功原理 1 設(shè)定位移函數(shù) 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 二 虛功原理 2 由位移函數(shù)求應(yīng)變 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 二 虛功原理 3 由應(yīng)變求應(yīng)力 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 二 虛功原理 4 由虛功原理求單元的剛度矩陣 ? 根據(jù)虛功原理 ,當(dāng)結(jié)構(gòu)受載荷作用處于平衡狀態(tài)時(shí) , 在任意給出的節(jié)點(diǎn)虛位移下 , 外力 ( 節(jié)點(diǎn)力 ) 及內(nèi)力 所做的虛功之和應(yīng)等于零 。 有限元法中單元特性的導(dǎo)出方法 二 虛功原理 平面應(yīng)力問題的三角形單元?jiǎng)偠染仃? 有限元法的解題步驟 一 單元剖分和插值函數(shù)的確定 二 單元特性分析 三 單元組集 四 解有限元方程 五 計(jì)算應(yīng)力 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 1. 單元剖分 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 把單元① , ②組合起來 , 形成原結(jié)構(gòu)的整體。因?yàn)楦鱾€(gè)節(jié)點(diǎn)是處于平衡狀態(tài)的 , 所以節(jié)點(diǎn)1,3 的內(nèi)力 Fy1 ,Mz1和 Fy3,Mz3分別等于節(jié)點(diǎn) 1,3 處的支反力和支反彎矩。 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 組集后，外力為： 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 組集后，右端項(xiàng)為： 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 由單元的形式表示為： 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 ? 從單元?jiǎng)傟嚱M集成全結(jié)構(gòu)總剛陣 ,就是將各個(gè)單元的對(duì)應(yīng)于各自由度的剛度系數(shù) , 按原節(jié) 點(diǎn)自由度對(duì)應(yīng)的行號(hào)和列號(hào)對(duì)號(hào)入座 ,填入全結(jié)構(gòu)總剛陣相對(duì)應(yīng)的行號(hào)和列號(hào)的位置中去。 ? 對(duì)于幾個(gè)單元共用的節(jié)點(diǎn) ,則應(yīng)將這幾個(gè)單元對(duì)應(yīng)于該節(jié)點(diǎn)各自由度的剛度系數(shù)相加 , 作為全結(jié)構(gòu)剛陣中該節(jié)點(diǎn)自由度的剛度系數(shù)。而在沒有剛度系數(shù)與之對(duì)應(yīng)的地方 ,就填入 0。 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 ? 邊界條件處理因?yàn)橛山Y(jié)構(gòu)支承條件給出兩端為剛性固支： ? 對(duì)于固支的自由度可以直接消除掉行和列。 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 有限元法的解題步驟 六 用梁單元進(jìn)行計(jì)算的實(shí)例 5. 求解支反力 ? 可將已求得的 、 的數(shù)值一起代入方程組即可。 有限元法的解題步驟 七用三角形單元計(jì)算的實(shí)例 （理解利用對(duì)稱性降低求解難度和提高求解精度） 結(jié)構(gòu)分析的有限元法 一 矩形單元 二 薄板彎曲問題 ? 如板的厚度 t 與板在其他兩方向的尺寸之比小于 1/15 時(shí) , 可認(rèn)為是薄板。 ? 對(duì)一般機(jī)器的箱 體、支承件等 , 在用有限元計(jì)算將其離散為單元時(shí) , 大都采用這類薄板單元。 結(jié)構(gòu)分析的有限元法 二 薄板彎曲問題 ? 薄板彎曲問題在小變形時(shí)有如下的基本假設(shè) : ? 1) 法線假設(shè)一一在板變形前垂直于中面的法線段 , 在板變形后仍然垂直于彎曲了的中面。法線假設(shè)類似于梁彎曲的平截面假設(shè) 。 ? 2) 正應(yīng)力假設(shè)一一在平行于中面的截面上 , 正應(yīng)力可忽略不計(jì)； ? 3) 小撓度假設(shè)一一板的中面只發(fā)生彎曲變形 , 且撓度很小。假設(shè)中面內(nèi)各點(diǎn)沒有平行于中面的變形 。 結(jié)構(gòu)分析的有限元法 三 矩形薄板單元的位移函數(shù) 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題的有限元法 一 結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程 ? 完整的動(dòng)力學(xué)方程 ? 求解的難度和意義 ? 簡化的求解方法 ? 求解的實(shí)際意義 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題的有限元法 二 單元的質(zhì)量矩陣 ? 一致質(zhì)量矩陣 ? 集中質(zhì)量矩陣 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題的有限元法 三 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題的有限元解法 ? 求解系統(tǒng)特征值問題的方法 , 有雅可比方法、幕迭代法和反迭代法、子空間迭代法等。 ? 求解系統(tǒng)響應(yīng)問題的方法 , 有振型疊加法和逐步積分法（顯式和隱式）等。 有限元法的前后置處理簡介 一 有限元網(wǎng)格自動(dòng)生成 ? 結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)表示形式 ? 自動(dòng)剖分的一般步驟 ? 線段剖分 ? 面剖分 ? 體剖分 有限元法的前后置處理簡介 二 有限元法的后置處理 ? 模型圖描述 ? 曲線表示 ? 表格表示 第六章 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 ?實(shí)現(xiàn)要求的功能 ? ?0f??? ? ?iif?期望輸出角 實(shí)際輸出角 min 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 約束條件 ?滿足運(yùn)動(dòng)條件 ?滿足存在條件 ?其他要求 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 實(shí)現(xiàn)最低成本 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 實(shí)現(xiàn)最佳性能 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型 ?1. 設(shè)計(jì)變量 ?2. 約束條件 ? 3. 目標(biāo)函數(shù) 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 優(yōu)化問題的幾何解釋 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 優(yōu)化問題的幾何解釋 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 優(yōu)化問題的極值條件 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 優(yōu)化問題的極值條件 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 1. 解析解法與數(shù)值解法 2. 優(yōu)化準(zhǔn)則法與數(shù)學(xué)規(guī)劃法 3. 迭代終止條件 無約束優(yōu)化方法 一 概述 ? 無約 束優(yōu)化方法可以分為兩類。 ?一類是利用目標(biāo)函數(shù)的一階 或二階導(dǎo)數(shù)的無約束優(yōu)化方法 , 如最速下降法、共扼梯 度法、牛頓法及變尺度法等。 ?另一類是只利用目標(biāo)函數(shù)值的無約束優(yōu)化方法 , 如坐標(biāo)輪換法 , 單形替換法及鮑 威爾 (Powell) 法等。 無約束優(yōu)化方法 二 一維搜索方法 ?試探法 ?黃金分割 ?二次插值 無約束優(yōu)化方法 三 最速下降法 無約束優(yōu)化方法 四 牛頓型方法 無約束優(yōu)化方法 五 共扼方向法 ?共扼方向 無約束優(yōu)化方法 六 共軛梯度法 ?利用函數(shù)的梯度構(gòu)造共軛方向 無約束優(yōu)化方法 七 變尺度法 ?擬牛頓條件 無約束優(yōu)化方法 八 坐標(biāo)輪換法 約束優(yōu)化問題的解法 一 概述 二 隨機(jī)方向法 三 復(fù)合行法 約束優(yōu)化問題的解法 四 可行方向法 X 約束優(yōu)化問題的解法 四 可行方向法 約束優(yōu)化問題的解法 四 懲罰函數(shù)法