含区间不确定性的结构时变可靠度分析方法_姜潮

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1、第49卷第10期机械工程学报Vol.49No.102013年5月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGMay2013DOI：10.3901/JME.2013.10.186*含区间不确定性的结构时变可靠度分析方法姜潮黄新萍韩旭白影春(湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082)摘要：针对概率分布参数中存在区间的混合不确定问题，构造一种含区间变量的时变可靠性分析方法，可处理某些结构参数因样本不足无法获得精确概率分布情况下的可靠性计算问题。该方法首先将含区间变量的时变功能函数随机过程进行离散，并将之转换为一概率-区间混合

2、静态可靠性问题。为求解混合可靠性计算中的双层嵌套优化，采用一种高效序列迭代格式，最终获得时变可靠度的上、下边界。最后以某机械零件、机械扭杆和齿轮传动为例，分别得出抗力和载荷均随时间变化且其概率分布参数中存在单个和多个区间不确定性参数情况下的时变可靠度曲线，验证了该方法的有效性。关键词：时变可靠性混合不确定性概率区间中图分类号：TG156Time-dependentStructuralReliabilityAnalysisMethodwithIntervalUncertaintyJIANGChaoHUANGXinpingHANXuBAIYingchun(

3、StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturingforVehicleBody,HunanUniversity,Changsha410082)Abstract：Theprobability-intervalhybridreliabilityanalysismethodfortime-variantstructuresisproposedtodealwithtime-variantreliabilityanalysisofhybridstructureswithrandomandintervalvaria

4、bles,whichcanbeusedtosolvethereliabilitywithoutenoughsamplestoconstructpreciserandomdistributions.Inthismethod,thestochasticprocessofthelimit-statefunctionwithintervalparametersfirstlyisdiscretized,andthensimplifiedintotheproblemoftime-independentreliabilityanalysisforstructures

5、withprobability-intervalhybriduncertainty.Anefficientschemesequentialiterationalsoisusedtosolvethetwo-layernestingoptimizationproblem,andtheupperandlowerboundsoftime-dependentreliabilityareobtain.Amechanicalcomponent,atorsion-barandagearreliabilityproblemswithtime-dependentresis

6、tanceandloads,aswellassingleormultipleintervaldistributionparameters,areinvestigatedasexamples,andthecorrespondingcurvesofreliabilityandfailureprobabilityboundsareobtained.Theresultsshowtheeffectivenessofthepresentmethod.Keywords：Time-dependentreliabilityMixeduncertaintyProbabil

7、ityInterval是传统模型下的单一数值。0前言*由于时变可靠性很多时候能更加真实地反映实际情况，所以近年来逐渐受到关注。BREITUNG[1-5]传统结构可靠性模型通常建立在不考虑强度等运用跨越率方法处理了载荷随时间变化的时[6]退化和时变载荷的基础上，因而得到的可靠度是一变可靠性问题。ANDRIEU-RENAUD等基于体系个不变的数值。对于工程中的许多问题而言，由于可靠性分析技术提出了一种求解时变可靠性的高效[7-9]长时间的使用、其自身的材料性能、所处的环境情方法。LI等对非线性动态可靠性问题进行了研[10]况、载荷效应的时变性及其他各种因素

8、的影响，结究。贡金鑫等提出了考虑抗力变化的结构可靠度[11-12]构可靠度和失效概率常常会出现