基于ansys的有限元可靠性分析-文庫吧資料
2025-06-24 21:26本頁面
【正文】 驗或先前的知識來判斷響應函數(shù)的影響水平。如果變量xi對響應函數(shù)的影響為負，記為xi。因此，可以寫出應力函數(shù)的上下界為： Φ,Φ=fminx1,x2,x3,…,xn,fmax(x1,x2,x3,…,xn) （11）其中，Φ,Φ為結構響應的上界和下界。為此在求解方程組式(8)時，首先對給定變量對結構內(nèi)力響應的影響水平進行分析?？梢钥闯?，當N很大時，運算量是相當大的。 區(qū)間有限元方程解對于求解式(8)，目前提出了多種方法，如區(qū)間攝動法、組合法等?！菑椥詣偠葏^(qū)間矩陣；B39。δ39。=D39。={F39。如果變量為區(qū)間變量，則式(1)就可以寫成區(qū)間有限元形式：K39。這在工程實際中已經(jīng)能夠滿足精度要求。其中xm為變量的均值, σ為變量的方差。[K]依賴于材料的特性和幾何形狀，{F}則跟載荷形式有關。這些變量人們往往難以確定其值，而在壓力容器實際運行過程中，其載荷也是在一個區(qū)間內(nèi)變化的。圖6 輸出變量概率分布函數(shù)圖7 彈性模量與最大應力的關系圖8 載荷與最大應力關系4基于區(qū)間有限元法的壓力容器可靠性分析 壓力容器的隨機變量和區(qū)間估計在壓力容器結構中，存在大量的不確定因素。同時，二者存在正相關關系，載荷的突變會使應力突變，可靠性降低。而彈性模量只與材料化學成分有關，因此，應采取必要措施改善柴油機燃燒室環(huán)境，減小連桿材料化學成分的較大變化，從而最大限度降低彈性模量的顯著變化，提高連桿可靠性。由圖6可知，散點相對集中，彈性模量和載荷對應力都有影響，由散點圖的密集程度可得載荷是影響可靠性的主要因素。由圖6的概率分布函數(shù)圖可知，上、下2條曲線給出了危險部位的最大和最小可靠度，中間的曲線給出了設計參數(shù)對危險部位的累積可靠性分析結果，可以得到在一定應力下連桿的可靠性大小或一定可靠性要求下，連桿能承受的應力值，以此作為強度可靠性分析的參考數(shù)據(jù)。最后進行分析結果輸出。可靠性分析方法采用蒙特卡羅方法，抽樣方法選用拉丁超立方方法。然后進行有限元求解并提取分析數(shù)據(jù)，生成可靠性分析文件。的外側圓周上。由柴油機試驗知，拉工況時，連桿受力按余弦方式，分布角為180176。圖5 連桿有限元模型為限制桿身的剛體位移，在連桿的大頭限制X，Y，Z方向的自由度，在小頭限制Y，Z方向的自由度。采用自由網(wǎng)格形式劃分有限元網(wǎng)格。圖4 Ansys可靠性分析過程本文根據(jù)SL4100柴油機連桿實際尺寸，忽略連桿大端外形結構，進行簡化，在PRO/E三維軟件中建立連桿三維實體模型，然后將模型導人Ansys中。 連桿可靠性分析Ansys進行可靠性分析可分為創(chuàng)建分析文件、進行可靠性分析和可靠性結果輸出3個步驟。對于大部分結構來說，得到確切的極限狀態(tài)方程g(X)表達式比較困難。變量z的概率密度函數(shù)為： fZz=12πσzexp12zmzσz2,∞z+∞ （5）根據(jù)定義，結構的失效概率為： Pf=PgX0=∞0fzzdz=∞012πσzexp12zmzσz2dz （6）通過失效概率就可得到結構的可靠度。當g(x)0，結構處于安全狀態(tài)；當g(x)=O，表示結構處于極限狀態(tài)；而當g(x)O，則表示結構處于失效狀態(tài)。隨機有限元的研究內(nèi)容是分析結構在變異隨機量的影響下，各種反應量(包括位移、內(nèi)力、應力等)的空間變異特征，即研究已知的輸入變異性和待求的反應量變異性的某種傳遞規(guī)律。％。圖3 UY_MAX樣本趨勢圖表明曲線走勢平穩(wěn)，則說明仿真次數(shù)足夠多。該文件的內(nèi)容有：尺寸、載荷參數(shù)的確定，材料屬性的確定，單元類型的確定，有限元幾何模型的創(chuàng)建，單元網(wǎng)格的劃分，施加載荷和邊界條件進入求解器執(zhí)行求解，進入通用后處理器作結果后處理，最終得到的變形圖如圖2所示，獲得最大應力變形值UYMAX，定義極限狀態(tài)方程Z=YUYMAX。軸材料的彈性模量也為隨
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