• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2021, Vol. 57 ›› Issue (14): 282-290,303.doi: 10.3901/JME.2021.14.282

• 交叉与前沿 • 上一篇    下一篇

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基于高阶矩最大熵方法的结构混合可靠性分析

郑宏伟1,2, 孟广伟1, 李锋1, 郭亚明2, 宣默涵2, 赵卫东2, 王宇2   

  1. 1. 吉林大学机械与航空航天工程学院 长春 130025;
    2. 长春设备工艺研究所 长春 130012
  • 收稿日期:2021-01-21 修回日期:2021-05-21 出版日期:2021-09-15 发布日期:2021-09-15
  • 通讯作者: 李锋(通信作者),男,1977年出生,博士,副教授,博士研究生导师。主要研究方向为结构可靠性分析、不确定性分析和鲁棒优化设计、断裂力学和疲劳分析。E-mail:fengli@jlu.edu.cn
  • 作者简介:郑宏伟,男,1984年出生,博士研究生。主要研究方向为结构可靠性分析。E-mail:zheng19840328@126.com
  • 基金资助:
    国防基础科研计划资助项目(JCKY2016208B003)

Hybrid Reliability Analysis for Structures Based on High-order Moments and Maximum Entropy Method

ZHENG Hongwei1,2, MENG Guangwei1, LI Feng1, GUO Yaming2, XUAN Mohan2, ZHAO Weidong2, WANG Yu2   

  1. 1. College of Mechanical and Aerospace Engineering, Jilin University, Changchun 130025;
    2. Changchun Equipment Technology Research Institute, Changchun 130012
  • Received:2021-01-21 Revised:2021-05-21 Online:2021-09-15 Published:2021-09-15

摘要: 针对随机-区间变量混合模型可靠性分析问题,提出一种基于高阶矩最大熵法的结构混合可靠性分析方法。对于区间变量采用区间Taylor展开方法得到功能函数的下界表达式,对于随机变量首先采用最大熵方法确定功能函数概率密度表达式,然后利用Taylor展开和Pearson曲线族方法确定功能函数标准化后的六阶矩,利用Matlab求解概率密度函数的参数,并拟合概率密度曲线,最后积分求解功能函数的最大失效概率。该方法应用于一个数值算例和一个工程结构算例,数值算例计算结果与区间蒙特卡洛方法对比,验证了该方法具有较好的精度和效率,工程结构算例以旋压设备旋轮座体在某典型产品旋压过程中的退让量为目标建立功能函数,结合有限元分析软件得到了最大失效概率,为工程结构可靠性分析提供了理论支持。

关键词: 随机-区间变量混合模型, 可靠性分析, 泰勒展开, 高阶矩, 最大熵法

Abstract: A reliability analysis model is proposed for structures with mixed uncertainty based on high-order moments and maximum entropy method(MEM). For interval variables, Taylor expansion method is used to obtain the lower bounds of the function, for random variables, the MEM is used to determine the probability density expression at first, and then Taylor expansion and Pearson curves method are used to determine the normalized six order moments of the function. At the same time, Matlab is used to obtain the parameters required for the probabilistic density function, then the probability density curve is fitted, and the lower bound failure probabilities of the function are solved by integral solution. The method is applied to a numerical example and an engineering application example, while the comparison between the results with interval Monte Carlo shows that the method has better accuracy and efficiency.

Key words: random-interval mixed model, reliability analysis, Taylor expansion, high order moments, maximum entropy

中图分类号: