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采用Copula的齿轮多失效模式可靠性分析

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三明学院学报 2024年第3期41卷 36-43页

作者：夏尔冬周福平王春荣三明学院机电工程学院福建三明3650004 福建农林大学机电工程学院福建福州350002

首先,建立了齿面接触疲劳和齿根弯曲断裂两种失效模式的失效功能函数,并确定了两种失效模式中具有共同的影响因素。然后,利用Copula函数建立了考虑失效模式相关时的系统失效概率模型。最后,利用不同Copula模型对某齿轮箱的一对齿轮进行... 详细信息

首先,建立了齿面接触疲劳和齿根弯曲断裂两种失效模式的失效功能函数,并确定了两种失效模式中具有共同的影响因素。然后,利用Copula函数建立了考虑失效模式相关时的系统失效概率模型。最后,利用不同Copula模型对某齿轮箱的一对齿轮进行多失效模式下的可靠性分析,并与大样本下的蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)法进行对比。结果表明,样本量对Copula计算结果的稳定性和精度有重要影响,随着样本量的增加计算结果的稳定性和精度随之提高,但计算效率有所下降,且t-Copula最适用于本实例齿轮箱的多失效模式可靠性分析。

关键词：齿轮失效相关 Copula 多失效模式

多失效模式下基于区间非概率的岩质隧道稳定可靠度分析

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岩土力学 2023年第8期44卷 2409-2418页

作者：李翔王靖童魏恒中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

对于岩质隧道工程的稳定可靠度分析,一方面由于岩体参数的统计数据获取困难使得概率可靠度方法难以适用,另一方面其工程稳定与多种失效模式密切相关,须考虑隧道结构体系的可靠度问题。首先,基于区间理论,通过区间变量形式表征不确定性参... 详细信息

对于岩质隧道工程的稳定可靠度分析,一方面由于岩体参数的统计数据获取困难使得概率可靠度方法难以适用,另一方面其工程稳定与多种失效模式密切相关,须考虑隧道结构体系的可靠度问题。首先,基于区间理论,通过区间变量形式表征不确定性参数;然后,针对岩质隧道工程中多种失效模式并存的情况,引入结构体系可靠度理念,建立基于区间非概率的岩质隧道结构体系可靠度指标计算及其稳定性评价方法;在此基础上,通过工程实例验证了该方法的合理性;最后,定义不确定性参数的波动幅度,进一步分析各失效模式中不同参数对相应可靠度指标以及结构体系可靠度指标的影响。分析结果表明,各失效模式相应的非概率可靠度指标均随区间变量范围的增大而降低,且同一参数在不同失效模式中表现出不同的影响;另外,不确定性参数的变化还将导致影响岩质隧道结构体系稳定的主要失效模式发生相应的变化。

关键词：岩质隧道结构体系可靠度区间非概率多失效模式敏感性分析

多失效模式水轮发电机组非线性振动可靠性模型

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机械工程学报 2013年第16期49卷 170-176页

作者：李兆军刘洋龙慧张钰灵广西大学机械工程学院南宁530004

以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象,应用有限元法建立主轴系统非线性动力学方程,分析系统非线性振动特性,得到系统的激励频率和固有频率。针对主轴系统结构尺寸、材料属性、水力参数及电磁参数的随机性,导出系统固有频率对随机参... 详细信息

以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象,应用有限元法建立主轴系统非线性动力学方程,分析系统非线性振动特性,得到系统的激励频率和固有频率。针对主轴系统结构尺寸、材料属性、水力参数及电磁参数的随机性,导出系统固有频率对随机参数的梯度关系,依据主轴系统激励频率与固有频率之差在规定范围内的关系准则,将变量空间划分为多个简单区域,推导单失效模式的失效概率和两失效模式的联合失效概率计算公式,并在此基础上建立具有相关失效模式的水轮发电机组主轴系统非线性振动可靠性模型,提出多失效模式水轮发电机组非线性振动可靠性分析方法。通过实例对混流式水轮发电机组主轴系统的振动可靠性进行仿真计算,并运用Monte Carlo法验证模型的正确性。

关键词：混流式水轮机多失效模式非线性振动可靠性

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多失效模式混联生产线生产率估算

同济大学学报（自然科学版） 2017年第2期45卷 281-288页

作者：刘雪梅贾勇琪祁国栋邵焕同济大学机械与能源工程学院上海201804

针对存在多失效模式的混联生产线生产率估算问题,综合考虑机器的时间相关失效(TDF)和操作相关失效(ODF),分析了机器正常加工、TDF、ODF和TDF&ODF四种状态,建立了各状态间转移关系.基于连续时间马尔可夫链模型,以两工作站单缓冲区生产单... 详细信息

针对存在多失效模式的混联生产线生产率估算问题,综合考虑机器的时间相关失效(TDF)和操作相关失效(ODF),分析了机器正常加工、TDF、ODF和TDF&ODF四种状态,建立了各状态间转移关系.基于连续时间马尔可夫链模型,以两工作站单缓冲区生产单元为基础,结合生产线近似分解法及并行机器等效法,提出了一种多失效模式下混联生产线生产率估算方法.最后,通过多个算例的仿真对比及某生产线实例,验证了本文方法的准确性与高效性.

关键词：生产率估算混联生产线多失效模式马尔可夫链

多失效模式下基于鞍点逼近和Nataf变换的基本变量总效应分析

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机械工程学报 2011年第6期47卷 173-179页

作者：李贵杰吕震宙袁修开西北工业大学航空学院西安710072

针对工程实际中经常出现的多失效模式可靠性模型,建立多失效模式情况下的基本随机变量总效应分析的鞍点逼近方法。在所提模型中,利用鞍点逼近方法和Nataf变换结合来近似多失效模式下响应功能函数的分布函数,并以此来求解基本随机变量总... 详细信息

针对工程实际中经常出现的多失效模式可靠性模型,建立多失效模式情况下的基本随机变量总效应分析的鞍点逼近方法。在所提模型中,利用鞍点逼近方法和Nataf变换结合来近似多失效模式下响应功能函数的分布函数,并以此来求解基本随机变量总效应分析中所需的多失效模式响应功能函数的无条件联合概率密度和条件联合概率密度函数,进而求得基本变量对多失效模式响应功能函数概率分布影响的总效应。给出所提方法的实现步骤和原理,并通过算例验证所提方法的合理性和可行性。

关键词：多失效模式响应功能函数总效应鞍点逼近法 Nataf 变换

多失效模式下多状态伺服转塔刀架系统频率可靠性分析

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振动与冲击 2017年第14期36卷 77-84页

作者：刘晨曦陈南江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 东南大学机械工程学院南京211189

根据频率响应函数特性曲线的连续性,传统频率可靠性分析中仅将共振区与非共振区二分化值得商榷。提出了多失效模式下多状态频率可靠性分析方法,综合考虑影响系统固有频率各结构参数的随机性、激励频率的随机性,应用Monte Carlo仿真估计... 详细信息

根据频率响应函数特性曲线的连续性,传统频率可靠性分析中仅将共振区与非共振区二分化值得商榷。提出了多失效模式下多状态频率可靠性分析方法,综合考虑影响系统固有频率各结构参数的随机性、激励频率的随机性,应用Monte Carlo仿真估计出系统频率可用度,并根据相关性分析识别各结构随机参数对系统频率可靠性的影响。将该方法用于基于多体系统传递矩阵法所建立的伺服转塔刀架系统动力学模型中,研究了其频率可用度以及与系统状态最为相关的结构参数,所得分析结果为系统优化设计提供了依据。

关键词：伺服转塔刀架多失效模式多状态频率可靠性相关性

多失效模式典型结构系统可靠性稳健设计方法研究

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工程力学 2011年第8期28卷 226-231页

作者：卢昊张义民黄贤振朱丽莎东北大学机械工程与自动化学院

应用随机摄动技术与二阶矩方法,结合概率网络估算法(Probability Network Evaluation Technique),讨论了多失效模式下结构系统的可靠性和可靠性灵敏度问题,并进一步对结构系统的可靠性稳健设计进行了分析。获得了不同失效模式间的相关... 详细信息

应用随机摄动技术与二阶矩方法,结合概率网络估算法(Probability Network Evaluation Technique),讨论了多失效模式下结构系统的可靠性和可靠性灵敏度问题,并进一步对结构系统的可靠性稳健设计进行了分析。获得了不同失效模式间的相关统计特性,应用概率网络估算法确定了系统的代表失效模式,得出了结构系统可靠度和可靠性灵敏度;在可靠性优化设计模型中引入可靠性灵敏度,将结构系统可靠性稳健设计转化为满足系统可靠性要求的多目标优化问题;提出了多失效模式下结构系统可靠性分析与可靠性稳健设计的数值方法;通过工程实例验证了该文所述方法的实用性和有效性。

关键词：结构可靠性可靠性稳健多失效模式 PNET法可靠性优化可靠性灵敏度

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多失效模式相关下的结构系统可靠度计算研究

采矿与安全工程学报 2013年第1期30卷 100-106页

作者：张道兵杨小礼朱川曲中南大学土木工程学院湖南长沙410075 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201

针对目前多失效模式相关下结构系统可靠度计算一般采用近似估算法,其计算结果存在误差的特点,首先建立了含单一极限状态方程和含多极限状态方程的多失效模式相关下结构系统可靠性一般模型,并分别给出其可靠度表达式,然后提出了在MATLAB... 详细信息

针对目前多失效模式相关下结构系统可靠度计算一般采用近似估算法,其计算结果存在误差的特点,首先建立了含单一极限状态方程和含多极限状态方程的多失效模式相关下结构系统可靠性一般模型,并分别给出其可靠度表达式,然后提出了在MATLAB环境下采用Monte Carlo模拟法直接利用程序实现多失效模式相关下结构系统可靠度相对精确计算方法,并给出了具体计算步骤和程序框图。结合两个算例进行分析,研究结果表明:多失效模式相关下的可靠度比传统单一不相关模式下的可靠度更科学、准确。且文中直接利用程序来实现多失效模式相关下结构系统可靠度计算的方法不仅克服了传统Monte Carlo模拟法实现过程效率低的缺陷,并且不需要将功能函数线性化与随机变量正态化,不需要进行复杂的换算,不需要求解近似联合密度函数,且计算精度高。

关键词：多失效模式结构系统可靠性一般模型 Monte Carlo模拟法 MATLAB

考虑土质边坡多失效模式的区域概率风险分析方法

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工程力学 2019年第5期36卷 216-225,234页

作者：杨智勇李典庆曹子君唐小松武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 武汉大学工程风险与防灾研究所武汉430072

针对现有边坡风险分析仅考虑单一失效模式及风险分析结果难以被工程师理解等问题,提出了考虑边坡多失效模式的区域概率风险分析方法。首先给出了区域概率的概念,建立了以区域概率定量表征边坡稳定性的方法,推导了基于区域概率的边坡系... 详细信息

针对现有边坡风险分析仅考虑单一失效模式及风险分析结果难以被工程师理解等问题,提出了考虑边坡多失效模式的区域概率风险分析方法。首先给出了区域概率的概念,建立了以区域概率定量表征边坡稳定性的方法,推导了基于区域概率的边坡系统风险评价公式,探讨了该公式的适用性。在此基础上采用直接蒙特卡罗模拟计算边坡区域失效概率。最后以一不排水黏性土坡为例阐明了所提方法的有效性。结果表明:区域概率风险分析方法为表征边坡的关键失效区提供了一种简单、直接的可视化工具,为工程师制定合理的边坡加固设计方案提供了参考依据。基于区域概率风险分析方法的边坡系统风险评价公式不仅能够有效地回避边坡风险评价中多滑面间安全系数及滑块体积之间相关性计算问题,而且能够准确地量化边坡多破坏模式的系统风险。传统的风险评价方法可能显著低估边坡系统风险,使得边坡设计方案偏危险。边坡失效概率最大的滑面不一定是边坡失效风险最大的滑面,在边坡加固设计中,失效风险较大的滑面也应该予以关注。

关键词：边坡稳定性多失效模式蒙特卡洛模拟区域概率系统风险