机械结构参数相关性与串并联体系可靠性灵敏度设计与应用

【摘要】： 机械结构的可靠性满足设计要求,以及机械结构的可靠性具有稳定性是机械结构可靠性设计过程中追求的目标。然而,机械结构的可靠性受到大量不确定性因素的影响,而且这些不确定性因素对机械结构可靠性的影响性质以及程度是不相同的。为了确定各因素对机械结构可靠性的影响的性质以及程度,便于在机械结构设计、制造等工作中把握重点,以降低成本、提高效率,机械结构的可靠性灵敏度设计是十分必要的。而基于可靠性灵敏度分析的稳健设计方法为使所设计的机械结构的可靠性具有稳定性提供了一种切实可行的方法。 本文基于可靠性摄动分析法、Edgeworth级数以及相应的经验修正公式,研究了随机变量间相关系数的可靠性灵敏度,讨论了随机变量(协)方差以及相关系数可靠性灵敏度的正负性及其决定条件;研究了多失效模式机械结构串、并联体系的可靠性灵敏度,给出了随机变量服从正态分布和任意分布时的可靠性灵敏度计算公式,拓展了可靠性灵敏度设计的研究范围;并将可靠性灵敏度分析方法与稳健设计方法相结合,通过将可靠性灵敏度函数结合到可靠性优化设计的目标函数中,将可靠性稳健设计问题归结为满足可靠性要求的多目标优化设计问题,实现了基于可靠性灵敏度分析的稳健设计。最后,通过数值算例说明所提可靠性灵敏度设计方法以及可靠性稳健设计方法的实用性与有效性。