桥机主梁的切比雪夫非嵌入式随机有限元可靠性分析

发布时间：2021-12-12 07:08

　　考虑中、高非线性复杂结构的参数不确定性,提出基于切比雪夫随机展开的非嵌入式随机有限元法,实现了结构有限元分析和可靠性分析的不耦合。以拉丁超立方随机有限元配点技术产生适量样本,拟合切比雪夫正交多项式随机展开模型,避免法方程在高阶展开时的病态现象,实现复杂结构隐式功能函数的显式化。全面考虑单梁桥机箱型主梁的可靠性因素,建立四种极限工况的有限元模型;利用灵敏度分析筛选随机变量,探索了配点样本数目对计算可靠度的影响,并提出取配点样本数目约为两倍拟合模型待定系数的假定。结果表明:3阶LHS-CPSE模型计算可靠度精度稍高于2阶LHS-CPSE模型,且两者均满足要求;文中方法兼顾计算精度和效率,为复杂结构的可靠性分析提供了一条可行思路,具有较好的工程适用性。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2020,(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

2阶CPSE样本数N-可靠度误差

对实际单梁箱型桥式起重机结构进行合理简化，以参数均值建立有限元模型，如图1、图2所示。其中图1为采用shell63壳单元所建立的强度、水平和垂直静刚度分析模型；动刚度分析模型，由于动刚度是研究大小车、钢丝绳以及吊重组成的整个振动系统，兼顾仿真效率和精度，主梁采用beam189梁单元，以combin14弹簧单元模拟钢丝绳，用mass21质量单元模拟小车和吊重[24]，如图2所示。图2 动刚度有限元模型

图1 强度、静刚度有限元模型根据研究目标（强度、两个方向的静刚度、动刚度）的不同施加相应的约束和载荷，模拟各自的实际极限工况，分别提取主梁跨中的最大应力、最大水平位移、最大垂直位移以及整个系统的一阶振型。各自的有限元仿真值、理论计算值以及相对误差，如表1所示。由表1可知，相对误差均小于10%，满足工程需要，故可使用建立的有限元模型代替实际模型进行计算。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3536231