[發(fā)明專利]考慮認(rèn)知和隨機(jī)不確定性的齒輪傳動(dòng)多學(xué)科可靠性分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110277670.4
• 申請(qǐng)日: 2011-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN102446239A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉繼紅;李連升;安向男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種考慮齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的認(rèn)知和隨機(jī)不確定性的多學(xué)科可靠性分析方法，其特征在于包括認(rèn)知和隨機(jī)不確定性的量化、廣義的多學(xué)科可靠性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)、可靠性分析方法與并行子空間優(yōu)化策略的集成、基于功能度量法的多學(xué)科可靠性分析建模、基于序列化思想的多學(xué)科可靠性分析過程解耦、多學(xué)科概率可靠性分析和多學(xué)科凸模型極值分析。

2.如權(quán)利要求1所述的一種考慮齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的認(rèn)知和隨機(jī)不確定性的多學(xué)科可靠性分析方法，其特征在于所述的認(rèn)知和隨機(jī)不確定性量化是針對(duì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的認(rèn)知不確定性和隨機(jī)不確定性，分別采用更為合適的數(shù)學(xué)理論進(jìn)行量化，建立認(rèn)知和隨機(jī)不確定性的綜合量化方法，具有不確定性的設(shè)計(jì)參數(shù)為齒輪模數(shù)、齒數(shù)、齒面寬度、軸承間距以及齒輪直徑，不確定性來源包括加工誤差、裝配誤差、材料特性、施加載荷以及外界工作環(huán)境等因素造成的認(rèn)知和隨機(jī)不確定性，量化過程包括以下步驟：

步驟1.開始；

步驟2.設(shè)計(jì)參數(shù)不確定性數(shù)據(jù)的是否完備，是，進(jìn)入步驟3，否則進(jìn)入步驟4；

步驟3.對(duì)于數(shù)據(jù)完備、信息充分的設(shè)計(jì)參數(shù)的不確定性采用概率理論進(jìn)行量化，選取概率分布函數(shù)，設(shè)定均值μ和方差σ；

步驟4.對(duì)于數(shù)據(jù)不完備、信息殘缺的設(shè)計(jì)參數(shù)的不確定性采用凸模型進(jìn)行量化，確定取值區(qū)間ΔI、特征矩陣W和參數(shù)不確定程度ε；

步驟5.結(jié)束。

3.如權(quán)利要求1所述的一種考慮齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的認(rèn)知和隨機(jī)不確定性的多學(xué)科可靠性分析方法，其特征在于所述的廣義的多學(xué)科可靠性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)是具有穩(wěn)健性的可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)，具有兩個(gè)度量指標(biāo)而非傳統(tǒng)的單一度量指標(biāo)，所提可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)的差值定量反應(yīng)了認(rèn)知不確定性對(duì)其影響程度，該評(píng)價(jià)指標(biāo)更為符合實(shí)際工程的可靠性評(píng)價(jià)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種考慮齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的認(rèn)知和隨機(jī)不確定性的多學(xué)科可靠性分析方法，其特征在于所述的可靠性分析方法與并行子空間優(yōu)化策略的集成，將應(yīng)用于單學(xué)科的可靠性分析方法擴(kuò)展到具有耦合關(guān)系的多學(xué)科可靠性分析領(lǐng)域，集成過程包括以下步驟：

步驟1.開始；

步驟2.對(duì)多學(xué)科可靠性分析過程進(jìn)行分析，包括多學(xué)科分析、全局靈敏度分析和最可能失效點(diǎn)搜索(Most?Probable?Point，MPP點(diǎn)搜索)；

步驟3.對(duì)并行子空間優(yōu)化策略的過程進(jìn)行分析，包括多學(xué)科分析、全局靈敏度分析、并行子空間和系統(tǒng)級(jí)協(xié)調(diào)優(yōu)化；

步驟4.將單學(xué)科可靠性分析方法與并行子空間優(yōu)化策略集成，并行子空間優(yōu)化策略的多學(xué)科分析與全局靈敏度分析為多學(xué)科可靠性分析提供極限狀態(tài)函數(shù)的值和梯度信息；

步驟5.結(jié)束。

5.如權(quán)利要求1所述的一種考慮齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的認(rèn)知和隨機(jī)不確定性的多學(xué)科可靠性分析方法，其特征在于所述的基于功能度量法的多學(xué)科可靠性分析建模，采用可靠度等效思想將原基于可靠度指標(biāo)法的多學(xué)科可靠性分析模型轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝А⒎€(wěn)定的基于功能度量法的多學(xué)科可靠性分析模型，轉(zhuǎn)換過程包括以下步驟：

步驟1.開始；

步驟2.設(shè)定可靠性設(shè)計(jì)指標(biāo)(β＝3.0)并將其設(shè)為最小化優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，將約束函數(shù)g_i(·)＝0確定為約束條件，即在滿足g_i(·)＝0的情況下求出可靠度的最小值；

步驟3.采用等效思想，將約束函數(shù)g_i(·)＝0確定為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，約束條件為設(shè)定的可靠性設(shè)計(jì)指標(biāo)(β＝3.0)，即在滿足可靠性設(shè)計(jì)指標(biāo)的約束下求出約束函數(shù)的最小值；

步驟4.根據(jù)約束函數(shù)的優(yōu)化值判斷是否滿足可靠性要求；

步驟5.結(jié)束。

6.如權(quán)利要求1所述的一種考慮齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的認(rèn)知和隨機(jī)不確定性的多學(xué)科可靠性分析方法，其特征在于所述的基于序列化思想的多學(xué)科可靠性分析過程解耦，針對(duì)嚴(yán)重耦合的多學(xué)科可靠性分析過程，采用序列化思想對(duì)其進(jìn)行解耦，進(jìn)而形成一個(gè)單循環(huán)遞推多學(xué)科可靠性分析，具體過程包括以下步驟：

步驟1.開始；

步驟2.固定認(rèn)知不確定性，執(zhí)行多學(xué)科分析，進(jìn)行最有可能失效點(diǎn)(MPP點(diǎn))搜索；

步驟3.固化隨機(jī)不確定性，執(zhí)行多學(xué)科分析，進(jìn)行凸模型極值分析；

步驟4.設(shè)置收斂條件，進(jìn)行收斂性驗(yàn)證；

步驟5.結(jié)束。