随机有限元分析

随机有限元分析

机械可靠性设计的根本目的与内容，在于根据已知载荷与材料强度，运用概率设计方法，确定零、部件的截面，以保证给定可靠性指标的实现。由于它与常规设计相比具有如下特点而使设计更加合理.

1)把常规设计中的一些变量，如载荷、材料的强度、零部件的几何尺寸等，都作为随机变量处理。

2))进行设计所依据的数据来自试验或实验，并统计分析，考虑了工况变化及各种不确定因素的影响。

3)运用了可靠度概念，并将安全系数与可靠度联系起来，作为对零部件失效可能与安全程度的评价指标。

机械可靠性设计不仅国内机械设计及理论专业的研究生开设这门课程，而且许多高校机械专业的本科生也开设这门课程。

随机场理论用于水坝、建筑、地震领域处理材料空间的变异性.由于机械的制造材料较好，材料空间的变异性很小，随机场理论本文认为不适合于机械领域·在机械零件和机械系统中，随抓几何参数、随机材’料参数、随机载荷经常存在，有时随机因素不但不能忽略.而且对这些随机因素的敏感性很强。本章把几何参数、材料参数、载荷看作随机变量。在有些情况下，载荷可以看作随机过程.

用随机有限元研究机械零件的静力分析，目前研究很少.用随机有限元研究机械零件和机械系统的振动，目前尚未见发表的论文.

本章提出了基于Taylor展开随机有限元的机械振动分析方法。对平面四杆机构，悬臂梁做了振动分析实例计算。提出了随机有限元的动态灵敏度分析方法。9.1基于二阶工竹扔;展开随机有限元的机械振动分析机械的动力方程，机械的动力分析与结构的动力方程.结构的动力

对于较复杂的问题必须利用计算机进行计算.要使计算机正确执行机有限元法运算，就必须有相应的程序。传统有限元程序设计包括有元法计算的一些主要步骤，例如应变矩阵、应力矩阵的计算，单元刚矩阵的生成，整体刚度矩阵的组装，边界条件的引入，线性方程组的解等。随机有限元程序设计要复杂的多，不仅要用到更多的精确数学识，而且还要用到随机数学的知识。

本章论述随机有限元振动分析程序设计方法。.1程序设计

本文采用面向对象的程序设计方法。面向对象的程序设计具有如下优点:

([)符合人们习惯的思维方法理于分解大型的复杂多变的问题.于对象对应于现实世界中的实体，因而可以很自然地按照现实世界中理实体的方法来处理对象.软件开发者可以很方便地与问题提出者进沟通和交流。

(2)易于软件的维护和功能的增减。对象的封装性及对象之间的松组合，都给软件的修改和维护带来了方便。

(3)可重用性好。重复V1用一个类(类是对象的定义，对象是类的例化)，可以比较方便地构造出软件系统，加上继承的方式，极大地提了软件开发的效率。

(4))与可视化技术相结合，改善了工作界面。随着基于图形界面操:系统的流行，面向对象的程序设计方法也将深入人心。它与可视化技:相结合，使人机界面进入a切时代.

悬臂梁结构振动的二阶Taylor展开随机有限元法计算步a如下:

(1))输入数据

输入悬臂梁的长度、宽度、高度数据。

(3)计算单元刚度矩阵

单元刚度矩阵的表达式见参考文献11.

C4)形成整体刚度矩阵

整体刚度矩阵集成方法采用“对号如座法

(S)计算单元质量矩阵

单元质量矩阵的计算方法见7.3节。

C6)形成整体质量矩阵

整体质量矩阵集成方法采用“对号如座法”.

(，)计算单元阻尼矩阵

本文忽略阻力的影响。

(幻形成整体阻尼矩阵

本文忽略阻尼的影响。

C9)形成节点载荷向量

(10)引入约束条件

约束条件见文献11的图1一8e

(11)Newmark法或Wilson法

用Newmark法或Wilson法把微分方程组转化为线性方程组.:文采用Newmark法。

(12)Taylor展开随机有限元方法

用本文7.3节介绍的二阶Taylor展开随机有限元方法进行计算。

(13)计算振动位移均值和方差

用本文73节介绍的公式进行计算‘

(14)计算动态应力均值和方差

用本文7.3节介绍的公式进行计算。

悬臂梁结构振动的CG随机有限元法程序框图如图11.1所示.趁机场的计算机模拟采用8.2节方法进行。CG方法解线性方程组。计算FX动位移均值和方差，计算动态应力均值和方差采用83节的公式进行十算，悬臂梁结构振动的直接Monte Carlo随机有限元程序设计方法与鼓臂梁结构振动的ca随机有限元程序设计方法相同，区别在于解线性亨程组的方法不同，前者采用高斯消去法.。学习要点:

1.小盒进给装里的调整要求。

2.小盒透明纸输送及切割装里的调整要求。

3，条盒透明纸输送及切割装笠的调整要求。

卷包设备是机、电、气一体化的高科技产品，兵有紧凑的结构和符合人机工程学的功能;它含有许多特殊的高技术部件，萝“以协调运动和保证烟支及其材料的柔和处理.使烟支和包装质量见能满足消费者对质量的高度期望，而网络化技术的应用更是生产效率的保证。

抽机设备的包装过程是完成从小盒到条盒透明的包装过程，主要包括小盒透明纸的包装成型、条盒纸的包装成型和条盒透明纸的包装成型。本章主要针对YB55型小盒透明纸包装机、丫B65型条盒纸包装机、丫B95型条盒透明纸包装机、FOCKE401型小盒透明纸包装机、FOCKE408型硬条盒透明纸包装机五种机型的维修用下，包在烟包外的透明纸两端折角向内折叠，钩型推杆继续将烟包淮人到做间歇运动的成型轮的包装栖内，由活动长边折叠板向上运动将侧面下长边透明纸向上折叠.折登后包装成型轮开始按顺时针方向旋转，侧面上长边遇到弧形板后向下折叠，成型轮旋转6。‘后，第一长边烙铁对包裹好的透明纸长边进行第一次热封。成型轮继续旋转so。，第二长边烙铁对透明纸长边进行第二次热封。之后，烟包随成型轮再旋转6a。，推包器将它从包装成型轮的包装槽中推出，并进人折登通道。在通道两侧的折叠板将已翻身的烟包的另一侧两端折角向内折叠.烟包继续向前，由折叠板把两端的下短边透明纸向上折益。当烟包进人益包提升台后，叠包器将向上提升，在提升过程中实现两端的上短边透明纸折叠。这时，透明纸包裹软盒烟包的所有折叠己全部完成。当紧