隨機參數(shù)機械系統(tǒng)動態(tài)隨機激勵下動態(tài)可靠性及靈敏度研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、機械系統(tǒng)在工作過程中受到隨機激勵的影響,將引起隨機動態(tài)響應,而且機械系統(tǒng)本身的結構參數(shù)(如尺寸參數(shù)、材料參數(shù)、裝配參數(shù)等)也不可避免的存在隨機性,因此,機械系統(tǒng)在工作過程中往往具有不可控的復雜動態(tài)隨機特性。在機械的設計過程中,需要考慮這些隨機響應對機械系統(tǒng)功能的影響,以避免動態(tài)隨機響應引起的失效。對這一問題的研究,即為機械動態(tài)可靠性分析。
  本文對具有隨機結構參數(shù)的機械系統(tǒng)在隨機激勵下的動力響應及可靠性問題的研究主要有以下幾個方

2、面的內容:
  (1)由于齒輪系統(tǒng)的激勵一部分來源于其自身的剛度激勵和誤差激勵,本文在進行齒輪系統(tǒng)動態(tài)可靠性分析之前,首先對影響剛度和誤差激勵的變位系數(shù)及修形參數(shù)進行了計算分析,分別應用傳統(tǒng)的優(yōu)化設計算計和可靠性優(yōu)化算法對變位參數(shù)及修形參數(shù)進行了優(yōu)化設計,并分析了各參數(shù)傳動誤差可靠性的靈敏度。
  (2)隨機結構參數(shù)系統(tǒng)在靜態(tài)隨機載荷下的可靠性及靈敏度分析。以具有剛度激勵和誤差激勵,并含有非線性齒側間隙的隨機參數(shù)齒輪系統(tǒng)為研

3、究對象,應用隨機攝動法和Taylor級數(shù)展開對響應的前四階矩進行計算,結合可靠性分析的高階標準化技術求解隨機齒輪系統(tǒng)在靜態(tài)隨機載荷下的可靠度,對影響可靠度的隨機參數(shù)均值和方差的靈敏度進行分析,以確定參數(shù)的靈敏度排序,指導設計過程。
  (3)隨機結構參數(shù)系統(tǒng)動態(tài)隨機載荷下的可靠性分析。提出基于隨機過程KL表示法的Gaussian-Legendre精細積分算法,利用降維法和點估計法推導各階響應組合下的總體響應統(tǒng)計前四階矩,對于隨機參

4、數(shù)未知分布類型的情況,應用隨機攝動法同樣推導了各階響應組合下的總體響應統(tǒng)計前四階矩。結合可靠性及可靠性靈敏度分析理論得到了系統(tǒng)的可靠度及參數(shù)靈敏度。以工程中的實際問題為例,計算了典型隨機結構參數(shù)系統(tǒng)動態(tài)隨機載荷下的瞬態(tài)可靠度、累積可靠度及參數(shù)靈敏度。
  (4)將隨機等效線性化方法推廣到含有隨機結構參數(shù)的系統(tǒng)在動態(tài)隨機載荷下的響應分析問題,得到的響應結果與Monte Carlo模擬結果之間的對比表明,本文的隨機等效線性化得到的系統(tǒng)

5、響應方差精確度較高,而且在強非線性情況下此方法仍然適用。
  (5)采用基于Gaussian-Legendre路徑積分法求解高斯白噪聲隨機激勵下非線性系統(tǒng)的FPK方程,得到概率密度函數(shù)的演化過程和穩(wěn)態(tài)響應,并推導了應用此方法的瞬態(tài)及平均可靠度求解方法。通過在非線性Duffing振子和非線性齒輪系統(tǒng)中的應用,研究了確定性非線性混沌和隨機過程共同作用下的非線性系統(tǒng)概率密度演化,并得到了系統(tǒng)的瞬態(tài)可靠度曲線和累積可靠度曲線,體現(xiàn)了瞬時危

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