基于ansys的有限元可靠性分析-在線瀏覽
2025-08-05 21:26本頁面
【正文】 日目錄摘 要 21前言 22基于概率有限元法機床主軸可靠性分析 2 可靠性分析的基本過程 2 3 機床主軸實例分析 4 5 5 6 63基于隨機有限元法的連桿可靠性分析 6 可靠度隨機有限元方法 6 連桿可靠性分析 74基于區(qū)間有限元法的壓力容器可靠性分析 10 壓力容器的隨機變量和區(qū)間估計 10 區(qū)間有限元方程解 11 壓力容器的可靠度分析 12 壓力容器的區(qū)間有限元分析 135結(jié) 語 14參考文獻 14基于ANSYS的有限元可靠性分析摘 要：本文分別介紹了概率有限元法，隨機有限元法，區(qū)間有限元法三種有限元分析方法，采用ANSYS有限元分析軟件進行了可靠性分析。具有一定的工程應(yīng)用價值。 不確定因素，是自然界中各事物的固有特性?？煽啃苑治龅母驹?。有限元分析法，是一種求解工程問題近似解的數(shù)值方法，廣泛地應(yīng)用于可靠性工程中。然而，實際上所輸入的參數(shù)，都存在著不確定性。研究表明，采用隨機有限元法或概率有限元法，能很好地解決常規(guī)解決方式所帶來的問題，主要為不確定性的輸人參數(shù)對最終輸出結(jié)果參數(shù)的影響方式和影響程度，而且不僅可以對現(xiàn)有的機械系統(tǒng)進行可靠性分析，確定其可靠度，而且可以對新設(shè)計的產(chǎn)品模型的可靠度進行驗證分析，保證新產(chǎn)品滿足一定的可靠度要求。當g(x)0，結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)；當g(x)=O，表示結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)；而當g(x)O，則表示結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。隨著以數(shù)值模擬技術(shù)為基礎(chǔ)的有限元理論和技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合有限元法的概率有限元法或隨機有限元法，能有效的用來進行結(jié)構(gòu)可靠性分析和參數(shù)不確定性分析。蒙特卡洛模擬法是一種數(shù)值方法，主要通過隨機變量的隨機模擬或統(tǒng)計試驗，來求解物理、數(shù)學(xué)和工程技術(shù)的問題近似解，因此也常被稱為隨機模擬法或統(tǒng)計試驗法。蒙特卡洛模擬的一般過程：首先，構(gòu)造一個簡單適用的隨機模型或概率模型，使問題的解和其中的隨機變量的均值、概率、方差等某些特征相對應(yīng)。再根據(jù)模型中隨機變量的分布，產(chǎn)生隨機數(shù)，實現(xiàn)一次隨機模擬過程需要足夠數(shù)量的隨機數(shù)。設(shè)結(jié)構(gòu)功能函數(shù)Z=g(X1,X2, …,Xn)，式中置為具有任意分布的隨機變量。將第j組(j =1,2,…N)的Xji值代人功能函數(shù)，得到N個Zj值(j =1,2,…N)。對隨機變量的數(shù)值模擬可概括如下：從整體中抽取簡單樣本做抽樣試驗。以上分析過程可總結(jié)為：有限元技術(shù)結(jié)合蒙特卡洛法來分析可靠性，就是進行Ⅳ個循環(huán)，每進行一次循環(huán)，即將多一個隨機變量在各自的分布函數(shù)范圍內(nèi)隨機取值，將所得到的這些數(shù)值按有限元分析的步驟，即建模、網(wǎng)格劃分并求解計算，其結(jié)果是變量的數(shù)值。蒙特卡洛法應(yīng)用范圍較廣，其計算結(jié)果認為是可信的，前提條件是只要建模準確，模擬次數(shù)足夠多。 機床主軸實例分析機床主軸的力學(xué)模型如圖1所示。20N。10N。A=200mm。對于F1,F2，按照“3σ”原則，F(xiàn)1取μ=2000N，σ=20/3 N；F2取 μ=1000N,σ=10/3 N?？紤]加工誤差和安裝誤差引起的相對位置誤差，L(μLσL)=(400,2)mm，A(μAσA)=(200,1)mm。，利用交互式界面或APDL語言進行仿真循環(huán)文件的建立。圖2 主軸變形分析結(jié)果在PDS中輸入載荷、主軸尺寸、彈性模量的均值和標準差，定義Z和UY_MAX為隨機輸出變量，選擇分析方法為蒙特卡洛模擬方法中的拉丁超立法，定義抽樣次數(shù)500次，執(zhí)行概率分析。圖3 UYJ AX樣本趨勢圖從計算機分析可以看出，Z％。3基于隨機有限元法的連桿可靠性分析 可靠度隨機有限元方法隨機有限元是隨機分析理論與確定性有限元方法相結(jié)合的產(chǎn)物。在結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)由功能函數(shù)Z=g(x)來表達，其中隨即變X=(X1,X2, …,Xn)表征各參數(shù)的不確定性。設(shè)抗力R、作用效應(yīng)S均為正態(tài)分布變量，其均值和標準差分別為mR,mS,和σR,σS則變量Z也是正態(tài)
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