基于ansys的有限元可靠性分析

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1、《可靠性工程》课程论文题目:基于ANSYS的有限元可靠性分析学院工程技术学院专业机械设计制造及其自动化学号222009322姓名成绩2012年11月20日15目录摘要21前言22基于概率有限元法机床主轴可靠性分析22.1可靠性分析的基本过程22.2蒙特卡洛模拟法32.3机床主轴实例分析42.3.1获得主轴各变量的分布函数52.3.2建立仿真循环文件52.3.3进入概率分析模块执行PDS求解62.3.4结果与分析63基于随机有限元法的连杆可靠性分析63.1可靠度随机有限元方法63.2连杆可靠性分析74基于区间有限元法的压力容

2、器可靠性分析104.1压力容器的随机变量和区间估计104.2区间有限元方程解114.3压力容器的可靠度分析124.4压力容器的区间有限元分析135结语14参考文献1415基于ANSYS的有限元可靠性分析摘要：本文分别介绍了概率有限元法，随机有限元法，区间有限元法三种有限元分析方法，采用ANSYS有限元分析软件进行了可靠性分析。具有一定的工程应用价值。关键词：可靠性；概率有限元；随机有限元；区间有限元1前言对机械系统进行可靠性分析研究时，考虑到机械系统的“应力一强度”模型中输入、输出参数的不确定性，将概率分析和有限元分析结合

3、起来。不确定因素，是自然界中各事物的固有特性。在机械系统中，有许多的不确定性因素，如模糊性和随机性等。可靠性分析的根本原因。在于分析基本变量的不确定性：物理量的不确定性，统计方法的不确定性与分析模型的不确定性等等。有限元分析法，是一种求解工程问题近似解的数值方法，广泛地应用于可靠性工程中。在有限元分析中，输入的参数常常是确定性的，如分析的结构形状和尺寸是确定的，施加的载荷是确定的，材料属性参数也是确定的，最后计算得出的结果(如应力、变形等)也是确定的。然而，实际上所输入的参数，都存在着不确定性。输人参数的统计随机性，必然会

4、对输出参数产生影响。研究表明，采用随机有限元法或概率有限元法，能很好地解决常规解决方式所带来的问题，主要为不确定性的输人参数对最终输出结果参数的影响方式和影响程度，而且不仅可以对现有的机械系统进行可靠性分析，确定其可靠度，而且可以对新设计的产品模型的可靠度进行验证分析，保证新产品满足一定的可靠度要求。2基于概率有限元法机床主轴可靠性分析2.1可靠性分析的基本过程在进行可靠性分析中，其基本过程为：结构的极限状态由功能函数Z=g(x)来表达，其中随即变量X=(X1,X2,…,Xn)15表征各参数的不确定性。当g(x)>0，结构

5、处于安全状态；当g(x)=O，表示结构处于极限状态；而当g(x)

6、学和工程技术的问题近似解，因此也常被称为随机模拟法或统计试验法。随着科技的发展，采用传统的数学方法或物理试验进行常规的计算处理，众多复杂的问题有时难以解决，而蒙特卡洛法则是解决这些难题的有效手段。蒙特卡洛模拟的一般过程：首先，构造一个简单适用的随机模型或概率模型，使问题的解和其中的随机变量的均值、概率、方差等某些特征相对应。其次，根据概率模型的特点，使用适当的加速收敛方法，以提高其模拟精度。再根据模型中随机变量的分布，产生随机数，实现一次随机模拟过程需要足够数量的随机数。最后对模拟结果进行统计处理，给出问题的解和解的精度。

7、设结构功能函数Z=g(X1,X2,…,Xn)，式中置为具有任意分布的随机变量。对Xi=(i=1,2,…N)进行N次随机抽查，得到N组值(j=1,2,…N)。将第j组(j=1,2,…N)的值代人功能函数，得到N个Zj值(j=1,2,…N)。设在N个Zj，值中存在Nf个Zj<0，则结构的失效概率可以表示为15(2)随着数值模拟技术的不断发展和完善，采用蒙特卡洛法与有限元法相结合的方式，能有效地解决与随机变量有关的工程实际问题。对随机变量的数值模拟可概括如下：从整体中抽取简单样本做抽样试验。设X1,X2,…,Xn是n个独立的随机

8、变量，来自同一个整体，假设他们分布的情况相同，且具有相同的有限均值和方差，用参数和表示，则对于任意>0则有(3)另外，假设随机事件A发生的概率用P(A)来表示，且在n次独立测试中，随机事件A发生次数为m,则频率用W(A)=m/n表示，则对于任意占>0有(4)当n足够大时，则有置最终收敛于，而频率m/n以