概率設計的案例
北航：航空發(fā)動機典型結(jié)構(gòu)概率設計技術
發(fā)動機典型結(jié)構(gòu)概率設計
發(fā)動機典型結(jié)構(gòu)大多存在多種失效模式，且失效模式之間是相關的。失效相關性主要有兩種：一是共因失效相關性，如溫度是高溫疲勞、高低周復合疲勞等典型失效模式的共同因素；二是耦合失效相關性，如疲勞-蠕變、高低周疲勞、熱機械疲勞等耦合失效模式。在發(fā)動機典型結(jié)構(gòu)概率設計中，也需建立考慮失效相關的結(jié)構(gòu)概率分析模型和處理方法。
4. 結(jié)構(gòu)概率設計數(shù)據(jù)庫的建立
制約結(jié)構(gòu)概率設計技術在先進航空發(fā)動機研制中推廣應用的核心因素是缺乏材料、工藝和使用中數(shù)據(jù)的長期積累和有效管理。同時，發(fā)動機典型結(jié)構(gòu)的概率設計方法包括其中用到的隨機因素概率模型、失效模式概率模型等必須經(jīng)過大量的試驗驗證才能實現(xiàn)有效的工程應用。因而，必須發(fā)展和建立發(fā)動機典型結(jié)構(gòu)概率設計數(shù)據(jù)庫，不斷積累寶貴數(shù)據(jù)，并與發(fā)動機概率設計平臺有機融合使用，為發(fā)動機結(jié)構(gòu)概率設計提供數(shù)據(jù)支撐。
結(jié)束語
發(fā)動機結(jié)構(gòu)概率設計可量化風險，在滿足可靠性要求的情況下減輕重量，是解決先進航空發(fā)動機研發(fā)瓶頸的最有潛力的關鍵技術之一。結(jié)構(gòu)概率設計正逐漸用于我國先進航空發(fā)動機關鍵件的研制，局部得到了應用，效果初顯。結(jié)構(gòu)概率設計與材料工藝、多學科優(yōu)化相結(jié)合是未來的發(fā)展方向。
文章來源：兩機動力先行
展開 《機械概率設計與模糊設計》
全書共12章，第一章介紹了工程設計中事物不確定性的涵義與哲學概念，機械概率設計與模糊設計的研究內(nèi)容和特點。第二章至第五章全面闡明了概率設計的原理、分析方法和數(shù)據(jù)獲得的方法及機械概率設計的應用舉例。第六章闡述了機械可靠性優(yōu)化設計的方法及行星減速器、圓柱齒輪減速器的可靠性優(yōu)化設計。第七章至第九章介紹了系統(tǒng)可靠性設計、故障模式影響及危害性分析和故障樹分析、維修系統(tǒng)的可靠性設計。第十章至第十二章系統(tǒng)地介紹了機械模糊設計的理論基礎、機械模糊優(yōu)化設計和模糊概率設計的原理與方法，并探討了它們在機械設計中的廣泛應用。
本書除作為機械工程學科有關專業(yè)的研究生教材外，對書中內(nèi)容稍加選擇，也可供本科機械工程有關專業(yè)教學用，并可供廣大工程技術人員學習和參考。
展開 機械概率設計與模糊設計
機械概率設計與模糊設計
作 者：
朱文予
出 版 社：
高等教育出版社
出版日期：
版次：
I S B N：
704009933
頁數(shù)：
344
開 本：
現(xiàn)貨
印張：
包 裝：
字數(shù)：
原 價：
￥29.7
第一章 緒論
1-1 工程設計中事物的不確定性
1-2 機械可靠性設計的特點與研究內(nèi)容
1-3 機械模糊設計的研究內(nèi)容與特點
第二章 概率設計的基本理論
2-1 產(chǎn)品的可靠性指標
2-2 零件可靠度的普遍方程
2-3 幾種常用分布的可靠度計算
2-4 可靠性安全系數(shù)
第三章 概率設計的分析方法
3-1 干涉面積法
3-2 隨機變量的代數(shù)運算
3-2 一次二階矩法——泰勒級數(shù)近似求解法
3-3 設計驗算點法
3-4 當量正態(tài)分析法
3-5 蒙特卡洛(Mont Carto)模擬法
第四章 機械零件可靠性數(shù)據(jù)的獲得
4-1 可靠性數(shù)據(jù)的收集方法
4-2 載荷的統(tǒng)計處理
4-3 應力和強度分布及其分布參數(shù)的確定
4-4 分布狀態(tài)的疲勞曲線與極限應力線圖
第五章 機械零件概率設計舉例
5-1 穩(wěn)定變應力下的可靠度計算
5-2 不穩(wěn)定變應力下的可靠度計算
5-3 螺栓聯(lián)接的可靠性設計
5-4 軸的可靠性設計
5-5 齒輪傳動的可靠性設計
5-6 滾動軸承的可靠性設計
第六章 機械可靠性優(yōu)化設計
6-1 系統(tǒng)可靠度優(yōu)化分配的動態(tài)規(guī)劃法
6-2 系統(tǒng)可靠度優(yōu)化分配的多階段決策算子法
6-3 機械強度可靠性優(yōu)化設計
6-4 HZT型工程機械行星減速器可靠性優(yōu)化設計
6-5 三級同軸式斜齒圓柱齒輪減速器的可靠性優(yōu)化設計
展開 申請兌換《機械概率設計與模糊設計》
《機械概率設計與模糊設計》
作 者： 朱文予
出 版 社： 高等教育出版社
出版日期：2002-8-15
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總價:￥34.7元
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[論文]概率設計及其在ANSYS上的實踐
</Font>
概率設計及其在ANSYS上的實踐.PDF
不完全概率信息的連桿的可靠性優(yōu)化設計
不完全概率信息的連桿的可靠性優(yōu)化設計
不完全概率信息條件下車輛零部件可靠性靈敏度設計
</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font>
兵工學報-2006年 04期-不完全概率信息條件下車輛零部件可靠性靈敏度設計.pdf
哈佛大學鎖志剛教授、西安交大盧同慶教授、斯坦福大學Blanchet教授《Matter》: 高通量實驗設計用于預測材料小概率斷裂
對于給定的材料，斷裂的條件例如斷裂應力、斷裂應變，通常在不同試樣間分布很廣，其中小概率斷裂的條件與斷裂的平均值往往偏離很大。然而小概率斷裂的條件對工程師進行結(jié)構(gòu)設計意義重大。為了觀測小概率斷裂，工程師必須在相同條件下測試大量的試樣，非常耗時。一個可能的解決方案是進行高通量實驗。高通量實驗已較為廣泛的應用于化學、熱、電和生物性能的測量，但目前很少用于材料力學性能的測量。因此，西安交通大學盧同慶教授與哈佛大學鎖志剛教授、斯坦福大學Jose Blanchet教授合作，共同開發(fā)了一種用于預測材料小概率斷裂的高通量實驗。在設計的高通量實驗中，研究者在相同環(huán)境下打印制備了1000個試樣，將他們拉伸到相同的拉伸比，通過處理實驗錄像自動識別每個試樣的斷裂。高通量實驗產(chǎn)生的大量斷裂數(shù)據(jù)使得運用數(shù)學中的極值概率理論分析成為可能。
1. 高通量實驗設計及圖像處理識別斷裂
他們開發(fā)了一個高通量實驗來研究小概率材料斷裂與疲勞(圖1)。他們在相同的條件下打印了1000個啞鈴型試樣。設計了一種單自由度的運動機構(gòu)，使所有的試樣在同一時間發(fā)生相同的變形。對于數(shù)量如此之多的試樣，用人眼來識別單個試樣的斷裂是不現(xiàn)實的。他們記錄了每次實驗的視頻，并編寫了處理視頻的軟件，以識別每個試樣的斷裂。
實驗裝置包括一個運動機構(gòu)、一個帶控制盒的電動位移臺、一個攝像機和一臺計算機(圖1b)。運動機構(gòu)由連接六塊鋁板的菱形支架組成。通過氰基丙烯酸酯膠水，每塊鋁板與一個打印的矩形連接部分粘接。運動機構(gòu)的兩端固定在電動位移臺的兩個剛性夾具上，由控制箱提供動力并進行控制。連桿與鋁板通過螺釘、螺母、軸承連接。
展開 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計: 第二章(極限狀態(tài)設計)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計是指在預定的作用及材料性能條件下，確定構(gòu)件按功能要求所需要的截面尺寸、配筋和構(gòu)造布置。
2. 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計計算方法主要有: (1) 容許應力法—結(jié)構(gòu)在作用(荷載)標準值下產(chǎn)生的應力不超過規(guī)定的容許應力值(材料標準值除以某一安全系數(shù))的設計方法。(2) 單一安全系數(shù)法—使結(jié)構(gòu)的抗力標準值與作用(荷載)標準值的效應之比不低于某一規(guī)定安全系數(shù)的設計方法。(3) 極限狀態(tài)法—不使結(jié)構(gòu)超越某種規(guī)定的極限狀態(tài)的設計方法(半概率設計法; 近似概率設計法; 全概率設計法)。
3. 工程結(jié)構(gòu)設計的基本目標是在一定的經(jīng)濟條件下，使設計的結(jié)構(gòu)在預訂的使用年限內(nèi)能夠可靠地完成各項規(guī)定的功能要求，做到安全可靠、適用耐久和經(jīng)濟合理。
4. 結(jié)構(gòu)可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力，而把度量結(jié)構(gòu)可靠性的數(shù)量指標稱為可靠度。
5. 結(jié)構(gòu)可靠度是指在規(guī)定時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率。
6. 設計使用年限是設計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進行大修即可按預定目的使用的年限。在這一規(guī)定時期內(nèi)，結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件只需進行正常的維護(包括必要的檢測、維護和維修)而不需進行大修就能按預期目的使用并完成的結(jié)構(gòu)功能)。
7. 結(jié)構(gòu)的設計基準期是結(jié)構(gòu)可靠度計算中另一時間域考慮，它是為確定可變作用(如汽車荷載、人群、風載等)的出現(xiàn)頻率和設計時的取值而規(guī)定的標準時段。
8. 設計基準期與設計使用年限是不同的概念，設計基準期的選擇不考慮環(huán)境作用下與材料性能老化等相聯(lián)系的結(jié)構(gòu)耐久性，而僅考慮可變作用隨時間變化的設計變量取值大小，設計使用年限是與結(jié)構(gòu)適用性失效的極限狀態(tài)相聯(lián)系的。
9. 結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)的使用年限長短有關，對新建結(jié)構(gòu)，是指設計使用年限的結(jié)構(gòu)可靠度或失效概率。
展開 ANSYS Mechanical
：多種優(yōu)化算法、多種輔助工具
拓撲優(yōu)化：拓撲形狀優(yōu)化、拓撲頻率優(yōu)化
概率設計系統(tǒng)(PDS)
十種概率輸入?yún)?shù)
參數(shù)的相關性
兩種概率計算方法：蒙特卡羅法、響應面法
支持分布式并行計算
可視化概率設計結(jié)果
其它實用技術
P單元、子結(jié)構(gòu)、子模型分析技術
單元生死分析技術
專用單元（螺栓單元、真實截面梁單元、表面效應單元、軸對稱諧波單元、……）
二次開發(fā)特征
ANSYS參數(shù)化設計語言(APDL)
用戶可編程特性（UPF）
用戶界面設計語言(UIDL)
專用界面開發(fā)工具（TCL/TK）
外部命令
求解器：直接求解器、多種迭代求解器、特征值求解器
并行求解器
分布式ANSYS 求解器：包括兩個稀疏矩陣求解器（“Sparse”和“Distributed Sparse”直接求解器）、一個PCG求解器和一個JCG求解器
代數(shù)多重網(wǎng)格求解器AMG：支持多達8個CPU的共享式并行機（CPU每增加一倍，求解速度提高80％，對病態(tài)矩陣的處理性能優(yōu)越）
客戶價值
提供與CAD軟件的雙向幾何接口；
對復雜裝配體自動生成接觸，也提供手動生成接觸的向?qū)В?軟件高效的并行求解器，提供超大規(guī)模模型求解能力；
提供強大的非線性分析能力，在三個方面具有獨特優(yōu)勢：先進的非線性單元、廣泛的非線性材料模式和穩(wěn)健的接觸分析；
全面的動力學分析能力；
耦合場求解功能，有效處理諸如摩擦生熱、接觸傳熱、焊接過程分析等熱/結(jié)構(gòu)分析問題，以及壓電、熱/電耦合和聲學問題。
展開 汽車撞擊實驗概率分析
NESSUS概率故障樹正確地考慮了相關事件并通過系統(tǒng)級概率敏感性因子為設計安全性汽車提供額外信息。NESSUS框架結(jié)合了高效、健壯的概率方法，并為概率設計復雜系統(tǒng)的實際應用提供快速運行的近似性能模型。
系統(tǒng)可靠度分析關鍵是正確評估汽車性能特別是評估重新設計分析的系統(tǒng)級概率敏感性因子。確定的參數(shù)，如硬度/強度參數(shù)可以提高箱體損失性能度量的可靠度，但對削弱人體受傷的撞擊脈沖不利。系統(tǒng)模型正確地考慮了底事件的公共變量，因此可以正確地確定系統(tǒng)級的重要變量。
通過使用NESSUS軟件，概率力學的應用證明了概率分析結(jié)果如何考慮復雜動力，材料非線性以及大應變以及接觸非線性來提高汽車的防撞且對車內(nèi)人員安全。特別是，通過11個指定設計的更改，車內(nèi)人員的安全從原來30%增加到90%。
Key Publications:
Riha, D.S., Hassan, J.E., Forrest, M.D., and Ding, K., “Stochastic Approach for Vehicle Crash Models,” 2004 SAE全球博覽會會刊
來源：中國可靠性（可靠性論壇）
展開 
全新發(fā)布 | COMSOL 6.0版本: 新增"模型管理器"和"不確定性量化模塊"
這些工具結(jié)合在一起，將促進工程部門內(nèi)、跨部門、跨企業(yè)甚至跨國家的協(xié)作，更有效的發(fā)揮組織的創(chuàng)新能力，提升企業(yè)和研究機構(gòu)的產(chǎn)品設計和工藝開發(fā)的效率。
為了支持跨企業(yè)協(xié)作，COMSOL的網(wǎng)絡浮動許可證允許用戶從組織內(nèi)外的任意地點訪問模型管理器。對于其他類型的許可證，軟件同樣提供了本地安裝的模型管理器，為本地用戶提供了結(jié)構(gòu)化存儲和管理仿真文件、版本更新，以及追蹤更新等便捷功能。
不確定性量化模塊增強了敏感和可靠性分析能力
模型管理器擴展了COMSOL在工程設計和開發(fā)領域的應用范圍，而不確定性量化模塊使其能夠生成更加完整、準確且實用的多物理場模型。
基于概率設計法，用戶可以通過可靠性分析估算制造公差如何影響最終產(chǎn)品的預期性能，以避免對設備或工藝過程的過度設計或設計不足。
參數(shù)篩選和敏感性分析揭示了哪些參數(shù)比其他參數(shù)更為重要，可以用于測試模型的基本假設是否有效，而誤差傳遞可以用來預估輸出量的概率分布。
圖|不確定性量化模塊揭示了輸入?yún)?shù)的變化對仿真結(jié)果的影響
“不確定性量化模塊的一個優(yōu)勢是，它可以與COMSOL Multiphysics中的所有物理場仿真結(jié)合使用。” COMSOL數(shù)值分析技術總監(jiān)Jacob Ystr?m介紹道，“該模塊不僅適用于結(jié)構(gòu)分析，還可以對聲學、流體、電磁以及多物理場耦合問題進行類似分析，其應用范圍非常廣泛。”
展開 機械可靠性的設計方法
因此，人機工程設計是要保證系統(tǒng)向人傳達的住處的可靠性。例如，指示系統(tǒng)不僅顯示器靠，而且顯示的方式、顯示器的配置等都使人易于無誤地接受；二是控制、操縱系統(tǒng)可靠，不僅儀器及機械有滿意的精度，而且適于人的使用習慣，便于識別操作，不易出錯，與安全有關的，更應有防誤操作設計；三是設計的操作環(huán)境盡量適合于人的工作需要，減少引起疲勞、干擾操作的因素，如溫度、濕度、氣壓、光線、色彩、噪聲、振動、沙塵、空間等。
7.健壯性設計
健壯性設計最有代表性的方法是日本田口玄一博士創(chuàng)立的田口方法，即所謂的一個產(chǎn)品的設計應由系統(tǒng)設計、參數(shù)設計和容差設計的三次設計來完成，這是一種在設計過程中充分考虛影響其可靠性的內(nèi)外干擾而進行的一種優(yōu)化設計。這種方法已被美國空軍制定的RM2000年中作為一種抗變異設計以及提高可靠性的有效方法。
8.概率設計法
概率設計法是以應力一強度干涉理論著基礎的，應力一強度干涉理論將應力和強度作為服從一定分布的隨機變量處理。本書第3、4章將介紹這方面內(nèi)容。
9.權衡設計
權衡設計是指在可靠性、維修性、安全性、功能重量、體積、成本等之間進行綜合權衡，以求得最佳的結(jié)果。
10.模擬方法設計
隨著計算機技術的發(fā)展，模擬方法日趨完善，它不但可用于機械零件的可靠性定量設計，也可用于系統(tǒng)級的可靠性定量設計。
當然，機械可靠性設計的方法絕不能離開傳統(tǒng)的機械設計和其它的一些優(yōu)化設計方法，如機械計算機輔助設計、有限元分析等。
展開 如何利用ANSYS做結(jié)構(gòu)可靠性分析？
利用ANSYS的概率設計模塊可以進行可靠性分析，其分析方法有蒙特卡羅法和響應面法。其中，蒙特卡羅法是一種簡單有效的計算結(jié)構(gòu)可靠度的方法，缺點是在問題規(guī)模比較大時其效率顯得不高。在利用ansys算結(jié)構(gòu)可靠性時，需要知道隨機變量的分布類型和參數(shù)，ansys內(nèi)部提供了一些分布類型可供選擇，而且可以在計算中包含隨機變量間的相關系數(shù)。
『原創(chuàng)』申請兌換《最新經(jīng)典ANSYS及Workbench教程（含光盤）》
目錄
第1章 ANSYS的安裝與環(huán)境
第1節(jié) ANSYS安裝與配置
第2節(jié) ANSYS文件與環(huán)境
第3節(jié) ANSYS幫助系統(tǒng)
第4節(jié) ANSYS經(jīng)典界面
第2章 ANSYS單元的選擇與使用
第1節(jié) ANSYS單元概述
第2節(jié) 求解輸出
第3節(jié) ANSYS常用單元及選擇
第3章 ANSYS建模技術
第1節(jié) 概述與準備工作
第2節(jié) ANSYS中的坐標系統(tǒng)
第3節(jié) 什么是工作平面
第4節(jié) 實體建模操作概述
第5節(jié) 模型的輸入與輸出
第6節(jié) 對實體模型進行網(wǎng)絡劃分
第4章 模型的選擇
第1節(jié) 實體的選擇
第2節(jié) 為有意義的后處理進行選擇
第3節(jié) 將幾何項目組集成部件與組件
第5章 基本加載與求解技術
第6章 后處理及圖形處理技術
第7章 APDL與命令流的使用
第8章 梁單元
第9章 殼單元的定義與使用
第10章 結(jié)構(gòu)分析
第11章 熱分析
第12章 計算流體動力分析
第13章 電磁分析
第14章 耦合場分析
第15章 優(yōu)化分析與變分技術
第16章 概率設計
第17章 ANSYS新界面DesignModeler入門
第18章 ANSYS新界面Workbench環(huán)境
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