基于Neumann随机有限元的机械零件模糊可靠度计算方法技术

本发明专利技术公开了基于Neumann随机有限元的机械零件模糊可靠度计算方法，考虑模糊因素影响，机械零件应进行模糊可靠性设计。本发明专利技术基于Neumann随机有限元，提出了机械零件模糊可靠度新的计算方法。该方法可以对复杂机械零件模糊可靠度进行计算。应用Neumann随机有限元求出机械零件所受应力的均值与方差。求出强度的均值与标准差。确定隶属函数。计算该模糊事件的失效概率。机械零件强度的模糊可靠度为R＝1‑P

Fuzzy reliability calculation method of mechanical parts based on Neumann stochastic finite element

【技术实现步骤摘要】
基于Neumann随机有限元的机械零件模糊可靠度计算方法
本专利技术涉及基于Neumann随机有限元的机械零件模糊可靠度计算方法，属于机械设计、机械可靠性设计、机械现代设计方法领域。
技术介绍
机械可靠性设计把载荷、材料的强度、零部件的几何尺寸等，都作为随机变量处理。进行设计所依据的数据来自试验或实践，并经统计分析，考虑了工况变化及各种随机因素的影响。因为材料强度值是如何得到的，即试样材料是何厂生产的、质量情况、试样尺寸和加工方法、试验条件等都不尽知，材料强度值具有模糊性。械零件实际上所受载荷十分复杂，很难说到底作用了多大载荷，应力便具有模糊性。考虑模糊因素影响，机械零件应进行模糊可靠性设计。机械零件模糊可靠性设计目前力学计算仍是材料力学，仅能对轴，杆等简单零件进行模糊可靠性设计。有限元分析复杂结构已成为一种世界公认的数值计算方法。考虑随机因素的有限元称为随机有限元。本专利技术基于Neumann随机有限元，提出了机械零件模糊可靠度新的计算方法。该方法可以对复杂机械零件模糊可靠度进行计算。目前，还没有出现基于Neumann随机有限元的机械零件模糊可靠度计算方法。
技术实现思路
本专利技术提出基于Neumann随机有限元的机械零件模糊可靠度计算方法，步骤如下：(1)应力、强度均值与方差应用Neumann随机有限元求出机械零件所受应力的均值与方差。用计算机程序产生N1组机械零件的几何参数、材料参数、载荷数值。K-1的Neumann展开具有下列形式U被下列级数代替U＝U0-PU0+P2U0-P3U0+…U＝U0-U1+U2-U3+…这个级数的解等于下述递归方程K0Ui＝ΔKUi-1，i＝1,2,...单元d的应力为{σ}＝[D][B]U应力均值为应力方差为设计手册中若给出材料强度的数值范围(σxmin，σxmax)，则其均值和标准差为(2)模糊可靠度计算该模糊事件的失效概率定义为由此，机械零件强度的模糊可靠度为R＝1-Pf本专利技术可以对复杂机械零件模糊可靠度进行计算。附图说明图1基于Neumann随机有限元的机械零件模糊可靠度计算方法简图。具体实施方式(1)应力、强度均值与方差机械零件的几何参数、材料参数、载荷看作n个正态随机变量a1,a2,…,ai,…,an。用计算机程序产生N1组机械零件的几何参数、材料参数、载荷数值。有限元的平衡方程可以通过刚度矩阵的逆矩阵得到U＝K-1F众所周知矩阵求逆需要大量CPU时间。K分成两部分K＝K0+ΔK其中K0＝均值部分，△K＝波动部分，U0解如下K0U0＝FK-1的Neumann展开具有下列形式U被下列级数代替U＝U0-PU0+P2U0-P3U0+…U＝U0-U1+U2-U3+…这个级数的解等于下述递归方程K0Ui＝ΔKUi-1，i＝1,2,...单元d的应力为{σ}＝[D][B]U[D]为弹性矩阵，[B]为应变矩阵，U为结点位移列阵。应力均值为应力方差为设计手册中若给出材料强度的数值范围(σxmin，σxmax)，则其均值和标准差为(2)机械零件强度的模糊可靠度计算定义设X是连续型随机变量，P(x)是其概率密度，Ω上的模糊集表示模糊事件，则该模糊事件的概率定义为这里是的隶属函数。当强度和工作应力分布都符合正态分布，即和式中μr和μt分别为r和t的数学期望，σr和σt分别为r和t的标准差。设y＝r-t，r与t相互独立，则y也服从正态分布，其数学期望和标准差分别为μy＝μr-μt一般工程问题的隶属函数服从模糊正态分布，模糊干涉集的隶属函数采用如下的形式：隶属函数表示了模糊集合的完整信息，该模糊事件的失效概率定义为由此，机械零件强度的模糊可靠度为R＝1-Pf。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于Neumann随机有限元的机械零件模糊可靠度计算方法，基于Neumann随机有限元的机械零件模糊可靠度计算方法，步骤如下：/n(1)应用Neumann随机有限元求出机械零件所受应力的均值与方差；用计算机程序产生N

【技术特征摘要】
1.基于Neumann随机有限元的机械零件模糊可靠度计算方法，基于Neumann随机有限元的机械零件模糊可靠度计算方法，步骤如下：
(1)应用Neumann随机有限元求出机械零件所受应力的均值与方差；用计算机程序产生N1组机械零件的几何参数、材料参数、载荷数值；
K-1的Neumann展开具有下列形式



U被下列级数代替
U＝U0-PU0+P2U0-P3U0+…
U＝U0-U1+U2-U3+…
这个...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫文辉，
申请(专利权)人：湖北汽车工业学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42