时变可靠性分析方法及装置制造方法及图纸

本公开是关于一种时变可靠性分析方法及装置，涉及结构优化设计技术领域。该方法包括：对待分析机构进行运动学分析以及动力学分析，以确定影响所述待分析机构可靠性的分布参数；基于所确定的分布参数建立参数化模型、定义失效模式并建立相应的极限状态函数；以及基于所述参数化模型以及所述极限状态函数对所述待分析机构进行时变可靠性分析。本公开涵盖了时变可靠度及时变可靠性灵敏度分析，能够识别出在不确定环境下对待分析机构可靠性影响较大的参数，并能够分析各参数的影响机理，进而可以为待分析机构的优化设计提供参考。

【技术实现步骤摘要】
时变可靠性分析方法及装置
本公开涉及结构优化设计
，具体而言，涉及一种时变可靠性分析方法及时变可靠性分析装置。
技术介绍
飞机上的各机构是相对复杂的机构，以起落架机构为例，起落架机构的输出性能受很多因素的影响，在设计、装配、运行阶段中都会产生误差。起落架机构未运行前，其误差是由制造加工及装配精度不够造成的，如尺寸大小、形状误差、安装位置不精确等。在起落架机构开始运行后，由于部件之间或部件与地面之间的摩擦、磨损及力作用下变形等原因也会造成一定误差。起落架机构收放运动是一个动态过程，在对飞机起落架机构进行优化设计时，需要关注的可靠性问题有两个：第一是在输入随机因素作用下，起落架机构在一个收放周期内不发生失效的概率即可靠度问题；第二是输入随机因素对起落架机构可靠度作用大小的判断即可靠性灵敏度的分析，这两个问题均为时变可靠性问题。通过可靠度可以评估起落架机构的运行稳定程度；根据可靠性灵敏度信息可以排除对起落架机构稳定运行影响小的因素，筛选出对起落架机构稳定运行影响较大的关键参数，据此可以有针对性地对起落架机构的设计进行改进，提高起落架机构的可靠度。现有的起落架机构可靠性研究一般局限于某对起落架机构运行过程中的瞬时点的可靠性问题，较少考虑到在起落架机构整个运行周期内具有时变特征的可靠性信息。在工程应用中，由于时变可靠性涵盖了机构一个运动周期内的所有可靠性信息，与瞬时可靠性相比更有实际意义和参考价值。此外，可靠性灵敏度可分局部可靠性灵敏度和全局可靠性灵敏度。局部可靠性灵敏度方法测量可靠度或失效概率对输入随机因素分布参数的敏感程度，通常用来估计局部点灵敏度信息。全局可靠性灵敏度分析的可以识别每个输入因素在全部分布范围内对可靠度或失效率的单独影响，相互影响和总影响。现有起落架机构可靠性分析方法仅进行了局部可靠性灵敏度分析，没有考虑全局可靠性灵敏度的问题。由于飞机上的机构系统对可靠性的要求比较高，现有技术方案难以满足进一步优化设计飞机上的机构系统的要求。因此，需要提供一种能够解决上述问题中的一个或多个问题的时变可靠性分析方法及时变可靠性分析装置。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种时变可靠性分析方法及时变可靠性分析装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。根据本公开的一个方面，提供了一种时变可靠性分析方法，包括：对待分析机构进行运动学分析以及动力学分析，以确定影响所述待分析机构可靠性的分布参数；基于所确定的分布参数建立参数化模型、定义失效模式并建立相应的极限状态函数；以及基于所述参数化模型以及所述极限状态函数对所述待分析机构进行时变可靠性分析。在本公开的一种示例性实施例中，基于所述参数化模型以及所述极限状态函数对所述待分析机构进行时变可靠性分析包括：基于所述参数化模型以及所述极限状态函数通过AK-MCS法对所述待分析机构进行时变可靠性分析；或者基于所述参数化模型以及所述极限状态函数通过ANN-MCS法对所述待分析机构进行时变可靠性分析。在本公开的一种示例性实施例中，基于所述参数化模型以及所述极限状态函数通过AK-MCS法对所述待分析机构进行时变可靠性分析分析包括：通过反函数抽样法对所述参数进行反函数抽样得到总样本；从所述总样本中抽取训练样本拟合出克里金代理模型；以及通过所述克里金代理模型及极限状态函数对所述待分析机构进行时变可靠性分析。在本公开的一种示例性实施例中，基于所述参数化模型以及所述极限状态函数通过ANN-MCS法对所述待分析机构进行时变可靠性分析包括：通过反函数抽样法对所述参数进行反函数抽样得到训练样本；通过所述训练样本和对应的响应值训练出神经网络代理模型；以及通过所述神经网络代理模型以及所述极限状态函数对所述待分析机构进行时变可靠性分析。在本公开的一种示例性实施例中，所述时变可靠性分析方法还包括：对通过AK-MCS法的时变可靠性分析结果与通过ANN-MCS法的时变可靠性分析结果进行比较；基于比较结果确定对所述待分析机构的时变可靠度影响较大的参数。在本公开的一种示例性实施例中，所述参数包括设计误差、装配误差、运行误差以及驱动力的随机性。在本公开的一种示例性实施例中，根据失效模式确定所述极限状态函数，所述极限状态函数g(t)如下式所示：g(t)＝FLmax(μk1,μk2,μk3,μk4,μk5,LocX,LocY,LocZ,f(t),t)-Fmax(t)其中，μk1至μk5为设计误差参数、LocX、LocY、LocZ为装配误差参数、f(t)为随机过程的载荷参数、Fmax(t)为随机过程的最大驱动力参数，FLmax(t)为所述待分析机构的最大负载力。在本公开的一种示例性实施例中，所述待分析机构为飞机起落架机构，设时变可靠度表示所述飞机起落架机构一个运行周期T内不发生失效的概率，则时变安全域表示为：其中，表示输入随机变量的向量，表示输入随机过程的向量。在本公开的一种示例性实施例中，时变可靠性分析的指标包括：确定所述参数对时变可靠度影响大小的主指标、分析两个所述参数对时变可靠度共同影响的二阶指标、以及筛选对时变可靠度影响较小参数的总指标。根据本公开的一个方面，提供一种时变可靠性分析装置，包括：运动和受力分析单元，用于对待分析机构进行运动学分析和动力学分析，以确定影响所述待分析机构可靠性的分布参数；建模单元，用于基于所确定的分布参数建立参数化模型、定义失效模式并建立相应的极限状态函数；以及可靠性分析单元，用于基于所述参数化模型以及所述极限状态函数对所述待分析机构进行时变可靠性分析。根据本公开的示例实施例的时变可靠性分析方法及时变可靠性分析装置，一方面，通过对待分析机构进行运动学分析以及动力学分析，使建立的模型更为合理且接近真实情况；另一方面，通过对待分析机构进行全局时变可靠性灵敏度分析，可以识别出在不确定环境下对待分析机构可靠性影响较大的参数，并能够分析各参数的影响机理，进而能够为对待分析机构的优化设计提供参考。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本公开一示例实施例的时变可靠性分析方法的流程图；图2示意性示出了根据本公开一示例性实施例的起落架机构的简化模型图；图3示意性示出了根据本公开一示例性实施例的AK-MCS法和ANN-MCS法各输入随机因素的总指标；图4示意性示出了根据本公开一示例性实施例的AK-MCS法各输入随机因素的主指标以及二阶指标；图5示意性示出了根据本公开一示例性实施例的ANN-MCS法各输入随机因素的主指标以及二阶指标；以及图6示意性示出了根据本公开一示例性实施例的时变可靠性分析装置的框图。附图标记：1.作动筒2.拉杆3.第一连杆4.第二连杆5.U型撑杆6.支柱7.扭力臂8.活动内杆9.机轮A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时变可靠性分析方法，其特征在于，包括：对待分析机构进行运动学分析以及动力学分析，以确定影响所述待分析机构可靠性的分布参数；基于所确定的分布参数建立参数化模型、定义失效模式并建立相应的极限状态函数；以及基于所述参数化模型以及所述极限状态函数对所述待分析机构进行时变可靠性分析。

【技术特征摘要】
1.一种时变可靠性分析方法，其特征在于，包括：对待分析机构进行运动学分析以及动力学分析，以确定影响所述待分析机构可靠性的分布参数；基于所确定的分布参数建立参数化模型、定义失效模式并建立相应的极限状态函数；以及基于所述参数化模型以及所述极限状态函数对所述待分析机构进行时变可靠性分析。2.根据权利要求1所述的时变可靠性分析方法，其特征在于，基于所述参数化模型以及所述极限状态函数对所述待分析机构进行时变可靠性分析包括：基于所述参数化模型以及所述极限状态函数通过AK-MCS法对所述待分析机构进行时变可靠性分析；或者基于所述参数化模型以及所述极限状态函数通过ANN-MCS法对所述待分析机构进行时变可靠性分析。3.根据权利要求2所述的时变可靠性分析方法，其特征在于，基于所述参数化模型以及所述极限状态函数通过AK-MCS法对所述待分析机构进行时变可靠性分析分析包括：通过反函数抽样法对所述参数进行反函数抽样得到总样本；从所述总样本中抽取训练样本拟合出克里金代理模型；以及通过所述克里金代理模型及极限状态函数对所述待分析机构进行时变可靠性分析。4.根据权利要求2所述的时变可靠性分析方法，其特征在于，基于所述参数化模型以及所述极限状态函数通过ANN-MCS法对所述待分析机构进行时变可靠性分析包括：通过反函数抽样法对所述参数进行反函数抽样得到训练样本；通过所述训练样本和对应的响应值训练出神经网络代理模型；以及通过所述神经网络代理模型以及所述极限状态函数对所述待分析机构进行时变可靠性分析。5.根据权利要求2所述的时变可靠性分析方法，其特征在于，所述时变可靠性分析方法还包括：对通过AK-MCS法的时变可靠性分析结果与通过ANN-MCS法的...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏鹏飞，岳珠峰，王艳艳，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61