《可靠性分析修改》word版

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1、螺旋桨变距机构的可靠性分析1结构可靠度1．1结构可靠度的概念结构的可靠性是指结构安全性、实用性和耐久性的总称。结构可靠度则是用来度量结构可靠性的数值的。结构可靠度是结构可完成“预定功能”的概率度量，它是建立在统计数学的基础上经计算分析确定的，并且给结构的可靠性一个定量的描述。因此，结构的可靠度比安全度具有更广泛的内涵和外延。在结构设计中，传统的原则是用抗力的均值R和荷载效应的均值S进行比较的，当R大于S时，安全系数大于1.0，说明结构可靠。但由于抗力、荷载效应、结构尺寸等都是一些随机变量函数，所以，存在着抗力R小于荷载效应S的可能性。这种

2、可能性即可用结构可靠度来表示。结构可靠度的定义是:结构在规定时间和规定条件下，完成规定功能的概率，以Pr表示。这里所说的“规定时间”是指对结构进行可靠度分析时，结合结构的使用期，考虑各种基本变量的与时间关系所取用的基准时间;“规定条件”是指结构不考虑人为过失影响的正常设计、正常施工和正常使用的条件;“预定功能”一般包括以下四个方面：①在正常施工和使用时，结构能承受可能出现的各种作用。②在正常使用时，结构具有良好的工作性能。③在正常维护下，结构具有足够的耐久性。④在设计规定的偶然事件发生时和发生后，结构能够必须保持整体稳定性。工程结构设计中

3、，采用概率意义上的可靠度，不仅是工程设计方法的改进，更是工程设计理念的升华。1．2结构可靠度与失效概率结构完成预定功能的概率称为可靠概率，或可靠度(Pr);反之，结构不能完成预定功能的概率，称之为失效概率，用Pf表示。设与结构可靠性分析有关的一组随机变量为X。X包括结构的几何尺寸、材料的强度及荷载效应等，即X=[X1，X2，……XN]其中Xi(i=1,2,……n)是第i个随机变量。针对上述基本随机变量X，可建立起表示这n个基本随机变量关系的极限状态函数Z=g（X1，X2，……XN）相应的极限状态方程为Z=g（X1，X2，……XN）=0其中

4、，Z=g(.)称为功能函数或裕度函数。事件Z是一个随机事件，它的出现必然会以一定的概率发生。所以，结构的可靠度可表示如下Pr=P(Z0)相应地，结构的失效概率为Pf=P(Z

5、有静定结构和超静定结构。从结构构件的组成上看，有串联体系、并联体系和混联体系。不论从何种角度来研究其构成，某一结构总是由多个构件通过一定的方式构成的一个体系，根据结构的力学图式、不同材料的破坏形式、不同体系等来研究结构体系的可靠度才能较真实地反映结构地可靠性。结构体系可靠度的计算一般可按以下步骤进行：(1)把复杂的结构体系模型化为容易进行可靠性分析的基本结构体系；(2)寻求理想化的基本结构体系的主要实效模式；(3)用结构的主要失效模式来预测整个结构体系的可靠性；(4)分析理想化的模型与真实结构可靠度的误差。当结构体系的所有构件都随机独立，

6、其中任一构件失效时都会导致整个结构系统的失效，则这种结构体系称之为串联体系；当结构体系只有所有的构件都失效时，系统才失效，则这种结构为并联体系；对于其他形式的结构体系可转化为并联和串联相组合的混联体系。建立了合理的体系模型之后，就可对结构体系进行可靠性分析。结构的主要失效模式就是指对结构体系失效概率有明显影响的失效形式。结构体系的失效模式往往不止一种，要把所有的失效模式都进行分析通常是不可能的，也是没有必要的。研究表明，在众多的失效模式中，主要失效模式的贡献最大。所以，只要找到结构体系的主要失效模式，就能较为精确地计算结构体系的失效概率。

7、实际工程的结构体系往往十分复杂，在对结构体系的可靠性进行研究时，还要注意结构体系的层次性。例如对螺旋桨结构来说，桨叶结构、桨毂结构和传力结构本身都是由若干构件组成的体系，需要用结构体系的方法进行可靠度分析：而这三个部分又作为相对独立的构件组成螺旋桨的整个体系，同样需要采取结构体系的可靠性分析。2基于ANSYS的可靠性分析2．1ANSYS概率分析ANSYS是一个功能非常强大的有限元分析软件，其提供的概率分析功能可以解决以下问题：根据模型中输入参数的不确定性计算待求结果变量的不确定性；确定由于输入参数的不确定性导致结构失效概率数值；已知容许失

8、效概率确定结构行为的容许范围如最大变形、最大应力等；判断对输出结果和失效概率影响最大的参数，计算输出结果相对于输入参数的灵敏度；确定输入变量、输出变量之间的相关系数等。2．2在ANSYS中进行