基于ANSYS的结构可靠性分析

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基于ANSYS的单片机可靠性仿真分析

摘要：简要分析了单片机工作可靠性低的原因，并据此提出了有效的解决措施。

利用有限元仿真软件ANSYS,对单片机的热失效现象进行了仿真分析，为相关技术人员提供了一定的参考。

关键词：单片机；可靠性；存储器；有限元；热失效O引言单片机种类较多，不同的应用场合会根据单片机的特点选用相应的类型，但是不管何种类型的单片机，都会在工作过程中产生热量，尤其是在炎热的夏季，当单片机在大功率状态下工作时，很容易出现热失效的现象，从而影响单片机的工作稳定性。

本文利用有限元仿真软件ANSYS,优化单片机的发热量，避免出现热失效的现象，从而提高单片机的工作可靠性。

1单片机工作可靠性低的原因1.1内部原因如果冻结了单片机，单片机上的随机存储数据会导致程序无限循环,使单片机的内部程序指针混乱，随机指向错误位置，导致正在运行的程序不准确，破坏随机存储器中的某些数据，并产生错误的程序计算结果。

外围锁存电路如果受到影响，也会导致单片机出现故障，使单片机的控制目标与锁存电路之间的线路被打乱。

1.2外部原因单片机本身没有足够的抗干扰能力，而单片机所处的工作环境具有很强的电磁干扰。

与此同时，单片机没有足够的抗电源干扰保护，其运行功率太低，缺少单芯片编程或抗干扰等提高自身可靠性的设计。

单片机驱动力太小，导致许多外部因素都能降低单片机的稳定性和可靠性。

单片机进行远距离数据传输时，缺乏相应的数据屏蔽防护措施。

2引提高单片机工作可靠性的措施2.1电源干扰功率干扰已成为影响单片机可靠性的最重要因素之一。

相关研究表明，单片机的90%或更多故障中都是由电源噪声引起的。

交流电源会对单片机产生干扰。

在正常情况下，220V、50HZ电源是单片机的使用电源，为了提高单片机可靠性，还需要使用电源滤波器、交流稳压器或隔离变压器。

通常情况下，单片机应用系统可以使用多个处于不同电压、电平的直流电源。

2.2接地线干扰在整个单片机系统中，接地质量对单片机工作的可靠性有很大影响。

ansys的可靠度分析

ansys分析可靠度2007-11-11 10:29:41| 分类：Ansys特辑|举报|字号订阅关于ansys分析可靠度的问题,他有两种方法：monte-carlo和响应面法。

在现在的可靠度分析中monte-carlo法有中心点抽样法、直接重要抽样法、更新重要抽样法、渐进重要抽样法、方向抽样法，这里的中心点抽样法是最古老、效率最低的一种，但ansys里只有这一种方法，只是在抽样选点时有不同的两种选择；并且，monte-carlo在工程计算中只用于校合，不能用于工程实践；中心点抽样法在计算中一般要进行计算次数的讨论：当可靠指标为1.0时，失效概率1.5866E-01；当可靠指标为2.0时，失效概率2.275E-02；当可靠指标为3.0时，失效概率1.3499E-03；当可靠指标为4.0时，失效概率3.1671E-05；一般结构的可靠指标为2-4，假设计算结构的可靠指标为3.0，此时的最少有限元计算次数为1/1.3499E-03（由于在计算过程中的多维变量随机选点不理想等原因，实际的计算次数远大于此），这对于写论文还可以，对于实际复杂的体系可靠度而言，是没法完成的；下面我们来讨论一下ansys响应面法以及构件可靠度和体系可靠度：响应面法计算可靠度不需要monte-carlo那么多次的有限元计算，对于构件可靠度他是现在一个很热门的研究方法，但是，对于体系可靠度，他没有考虑体系可靠度的失效模式；现在对于体系可靠度有两种认识：一种认为体系可靠度是由构件可靠度构成的，只有先知道构件可靠度，才能知道体系可靠度，要知道体系失效，先知道构件失效及其失效路径，在这方面大连理工大学的许林博士和张小庆博士开发了一套程序（程序思想是以上面的体系可靠度的认识为理论基础），程序的流程如下：利用经过二次开发生成的新的ANSYS，进行可靠度计算的具体运算过程为：1) 利用APDL建立结构分析文件和优化文件；2) 运行ANSYS的批处理方式，利用分析文件建立模型、进行结构分析与敏度分析；3) 进入用户优化模块完成可靠度分析的一次迭代过程；4) 重新利用分析文件建立模型、进行结构分析与敏度分析；5) 根据结构分析函数值和敏度值，以及前一点的结构分析函数值，用前面介绍的近似曲面构造法寻求拟合误差最小的近似极限状态函数；6) 对上一步得到的近似函数进行可靠度分析；7) 比较两次计算结果收敛与否，是则结束迭代，否则转到第4步，进行下一轮迭代。

基于ANSYS的机械系统可靠性仿真与分析

基于ANSYS的机械系统可靠性仿真与分析引言在现代工程设计中，机械系统的可靠性是一个至关重要的因素。

在设计过程中，通过可靠性仿真与分析可以提前发现潜在的问题，并采取措施优化设计，从而确保机械系统在实际运行中的可靠性。

ANSYS 是一款强大的工程仿真软件，其中的可靠性分析模块可以帮助工程师进行机械系统的可靠性评估和优化。

本文将介绍基于ANSYS的机械系统可靠性仿真与分析的方法和应用。

一、可靠性仿真的基本概念可靠性仿真是通过建立数学模型和使用概率统计方法，对机械系统在不同工况下的可靠性进行评估和预测的一种技术手段。

通过仿真分析，可以得到机械系统的可靠性指标，如故障率、平均无故障时间、失效概率等，为设计者提供依据进行优化设计。

二、ANSYS在可靠性仿真中的应用ANSYS作为一款功能强大的工程仿真软件，提供了多种工具和模块，可用于机械系统的可靠性仿真与分析。

1. 可靠性建模在进行可靠性仿真之前，需要对机械系统进行建模。

ANSYS提供了多种建模工具，可以实现对机械系统各个组成部分的建模和组装。

通过ANSYS的几何建模工具，可以将设计的机械系统转化为数学模型，并进行进一步的分析和仿真。

2. 负载与边界条件分析机械系统的可靠性与其所受到的负载和边界条件密切相关。

ANSYS 可以通过多物理场模拟，模拟机械系统在实际工况下的受力情况和环境影响。

例如，通过结构力学分析模块，可以实现机械系统的有限元分析，预测系统在不同载荷下的变形和应力情况。

通过热传导分析模块，可以评估机械系统在不同温度条件下的热变形和热应力。

3. 故障模式与失效分析在可靠性仿真中，需要对机械系统的故障模式和失效进行分析。

ANSYS提供了多种故障模式建模和失效分析的工具，如故障树分析、可靠性块图等。

通过对机械系统进行故障模式和失效分析，可以识别潜在的问题和风险，并提出相应的改进措施。

4. 可靠性优化设计通过可靠性仿真，可以评估不同设计方案下机械系统的可靠性性能。

基于ANSYS的全电动注塑机动模板的可靠性分析

李建心（坊学院，山东潍潍坊２１６）６０１
摘要：全电动注塑机总体结构设计的基础上，用通用ＣＥ软件ＡＮＳ，建动模板的有限元在运ＡＹＳ构
模型，用蒙特卡罗法进行可靠性分析。以动模板的厚度、力载荷及屈服强度为随机输入变量，拟实选压模
ＺＸ（）≤０为失效状态，动模板的可靠性就是求ＺＸ）求（＞０的概率。１２可靠度计算方法．
蒙特卡罗法是一种随机抽样技巧法，称概率统计模拟法。其基本思路是采取伪随机模拟的方法按又
第１０卷第２期
２１００年４月
潍坊学院学报
ＪｕｎｌｏｅｆｎｉｅｓｔｏｒａｆＷｉｇＵｎｖｒｉｙａ
ＶｏＯＮＯＬ１．２ＡＳＹＳ的全电动注塑机动模板的可靠性分析
— —
７
——
第２期
李建心：于ＡＮＹＳ的全电动注塑机动模板的可靠性分析基Ｓ
输出变量ｚ的敏感性分析结果如图４所示。其中，入参数对输出参数影响水平在２５以下的归为输．
相对影响不大的因素；响水平在２５以上的归为有显著影响的因素。从图４可以看出，影．压力载荷ｌａ、ｏｄＨ２Ｈ１结果的影响比较大，余各参数影响甚小，以认为是常数值。因此在设计制造过程中应严格、对其可

基于ANSYS的机械结构强度分析与优化研究

基于ANSYS的机械结构强度分析与优化研究随着现代工程需求的不断增长，对机械结构强度和可靠性的要求也越来越高。

为了满足这一需求，研究人员广泛使用ANSYS软件来进行机械结构的强度分析与优化研究。

本文将介绍基于ANSYS的机械结构强度分析与优化的研究方法和技巧。

一、研究背景和意义机械结构的强度分析是评估其工作状态下可承受的载荷和变形的能力，是确保机械结构安全可靠运行的基础。

而优化设计则是在满足安全性的前提下，设计出更加轻量化和高效的结构，以降低成本和提高性能。

因此，基于ANSYS的机械结构强度分析与优化研究对于工程领域具有重要的意义。

二、ANSYS软件介绍ANSYS是一款广泛应用于工程计算领域的有限元法软件。

它可以模拟和分析各种不同材料和结构类型的力学行为，并提供详细的应力、应变和变形等信息。

利用ANSYS软件，可以进行静力学分析、动力学分析、疲劳分析等多种工程分析。

三、机械结构强度分析流程1. 几何建模：使用ANSYS提供的建模工具，创建机械结构的几何模型。

可以通过绘图、导入CAD文件等方式完成。

2. 材料属性定义：根据实际情况，设置机械结构材料的机械性能参数，包括弹性模量、泊松比、屈服强度等。

3. 网格划分：将几何模型划分成有限元网格，需要注意网格密度和质量的合理选择，以提高计算结果的精度和准确性。

4. 载荷和边界条件定义：根据实际工况对机械结构施加载荷和边界条件。

可以设置静载荷、动载荷、温度载荷等。

5. 强度分析：运行ANSYS计算求解器，进行机械结构的强度分析。

可以获得应力、应变、变形等结果，以评估结构的强度和可靠性。

6. 结果后处理：通过ANSYS的后处理工具，对计算结果进行可视化和分析。

可以生成应力云图、应变曲线等，为结构优化提供依据。

四、机械结构优化方法1. 参数优化：通过改变机械结构的设计参数，如材料厚度、连接方式等，以满足给定的约束条件和性能要求。

2. 拓扑优化：在事先给定的设计空间中，通过修改结构的拓扑形状来实现结构的优化设计。

基于ANSYS的双井抽油机机架结构可靠性分析

研究与分析
・
机械研究与应用・
基于ＡＳＳ的双井抽油机机架结构可靠性分析ＮＹ
署恒木，杨远
（中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东青岛２６５）６５５
摘
要：用有限元软件ＡＳＳ的ＡＤ运ＮＹＰＬ建立了双井抽油机机架结构有限元模型，用其提供的蒙特卡罗法和响应利
特卡罗和响应面法等。蒙特卡罗法（ｎｅ — Ｍｏｔ
Ｃｒ），目前的结构可靠度分析方法中，ａｏ … 在ｌ被认为是一种相对精确方法。基本思路是先对影响结构可靠度的随机变量进行大量的随机抽样，后把这些抽然样值一组一组地代人结构功能函数式，以此确定结构是否失效，从中求得结构的失效概率。该方法的最后
Ａｂｔａｔｈｔｃｕａｎｔｍｅｔｄｌｆｈａｆｄｕｌｓｒｃ：Ｔｅｓｒｔｒｌｉｄｅｎｕｉｆｅｍｏｅｅｆｍｅｏｏｂｅ—ｗｅｕｉｇｕｉｉｅｔｂｉｈｄｂｓｎＳＤＬｏｔｒｌｐｍｐｎｎｔｓｓａｌｅｙｕｉｇＡＮＹＳＡＰｌｓ
面法对双井抽油机机架结构进行整体可靠性分析，结果表明机架结构合理可靠。从计算结果可得基于响应
面的蒙特卡罗法的计算精度和计算效率都要优于传统的蒙特卡罗法，今后利用现代方法设计抽油机机架为
起到了一个很好的引导作用。

基于ANSYS的掘进装备典型结构可靠性分析

－．．Ｊ．・．Ｉ．．．．．・．Ｉ－－Ｊ．・．．
Hale Waihona Puke 【要】摘全断面隧道掘进装备结构复杂、巨大、尺寸服役环境恶劣复杂，此其工作过程中的可靠；因
性是个不容忽视的问题，中典型结构的可靠性计算是目前有待研究的重要课题。其借助于ＡＳＳ强大的ＮＹ分析计算能力，尝试基于ＡＳＳＮＹ对掘进装备中典型结构进行可靠性分析。选取掘进装备的结构法兰盘为对象，ＡＳＳ环境中建立其三维分析模型，在ＮＹ并利用随机有限元分析、蒙特卡洛循环实验对该结构进行
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Ｔｉｇｕｎｖｒｉ，ｅｉｇ１０８，ｈｎ）ｓｈａＵｉｅｓｙＢｉｎ００４Ｃｉａｎｔｊ
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基于ＡＳＳ的掘进装备典型结构ＮＹ可靠性分析冰
吴岳何永勇
（华大学精密仪器与机械学系摩擦学国家重点实验室，清北京１０８）００４
Ｒｅｉｂｌｙａａｙｉｆｙｉａｌｔｕｔｒｆｎｒ－ｒｉｇｍａｈｎｓｎｌｉｔｎｌｓｓｏｐｃｒｃｕｅｏｔｄｉｎｃｉｅｕｉｇＡＮＳＹＳａｉｔｓｅｙｖ

基于ANSYS的缓冲包装结构可靠性分析方法

格式的各种软件很好地对接，是在进行实体导人但时，果模型比较复杂且精度较高（各棱边倒了如如角）ＩＳ格式就不能很好地完成任务．这时就应，ＧＥ该利用ＡＮＹＳ专门的ＣｎｅｔｎＦｒＰｒＥ或Ｓｏｎｃｉｏｏ／ｏＣｎｅｔｎＦｒＵＧ同ＰｒＥ，ｏｎｃｉｏｏｏ／ＵＧ绘图软件直接对接．
以和目前流行的三维ＣＩＡ）软件如ＰｏＥ、ｒ／ＵＧ等进
行对接．因此，以在其他三维Ｃ可ＡＤ软件中建模，然后导入ＡＮＳＹＳ中进行分析．实际操作表明，ＡＮＳＹＳ在二维和三维线框模型上能与使用ＩＳＧＥ
［稿日期］２０一Ｏ — ２收０２６ｏ
［金项目］国家教育部高等学校骨干教师资助项目（技司￣００６基教２０１５号文）［者简介］聂磊１７（）作８一，男，湖北武汉人，北工学院硕士研究生，究方向：试计量技术及仪器９湖研测
［章编号］１０ — ４８（０２１－０５０文０３６４２０）２０２— ３
基于ＡＮＳＹＳ的缓冲包装结构可靠性分析方法
聂磊，钟毓宁，张业鹏，张昌汉
（北工学院机械工程系．湖北武汉４０６）湖３０８

ANSYS的可靠性分析实例 PDS例题

NSEL,R,LOC,Y,0.5*L,0.5*L
F,ALL,FZ,FORCE
ALLSEL
!选择所有节点
SOLVE
!求解
FINISH
/POST1
NSEL,ALL
!选择所有节点
NSORT,U,Z,1,1 !将节点位移排序
*GET,UMAX,SORT,0,MAX !将节点最大位移存在 UMAX 中
NSEL,S,LOC,X,0 !选择 X=0 处节点约束
所到 SMAX 的灵敏度分析结果如图 15 所示。
图4
图5
11. 查看 SMAX 均值历史�选择菜单 Main Menu>Prob Design>Prob Results>Statistics>Sampl
History�弹出 Plot the Sampling History 对话框�设置如图 6 所示。点击 OK 绘制如图
7 所示样本趋势图�从图中可以看出趋向未平稳�说明抽样次数还不够。
� 单击 ADD 按钮弹出 Define Random Variable 对话框�在 Select a Parameter 列表中选择 FORCE�在 Distribution Type 列表中选择 Lognormal LOG1�单击 OK 按钮�接着弹出 Quantify Lognormal Distribution 对话框�Mean value 输入 FORCE, Standard deviation 输入 0.1*FORCE,然后单击 OK 返回 Define Random Variable 对话框。
3. 执行初始化的分析过程。选择菜单 Utility Menu>File>Read Input from�弹出对话框� 查找到上一步创建的 PDS-PLATE-LOOP.mac 宏文件。

基于ANSYS概率设计软件的井架可靠性分析

ｒｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｇｒａｍｗｅｒｅｍａｄｅ，ｗｉｔｈｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｍｏｎｔｅｃａｒｌｏｍｅｔｈｏｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｍｏｎｔｅ
２０１３钷第
４２卷第２期第４８贞
０ＩＬＦＩＥＬＤ
石油矿场机械ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
２０ｌ３，４２（２）：４ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ～５ｌ
文章编号：１Ｏ０１３４８２（２０１３）０２ — ００４８０４
Ｔｈｒｏｕｇｈｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｄｅｒｒｉｃｋｏｃｅａｎ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｉｔｓａｃｔｕａｌｗｏｒｋｉｎｇ
（（＇ｏｌｌｅｇｅｏ／ＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃ＾ｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏ／Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５８０，Ｃｈｉｎａ）
基于ＡＮＳＹＳ概率设计软件的井架可靠性分析
李光美，齐明侠。李艳丽
（中曰石油大学机电工程学院，山东青岛２６６５８０）

ansys的可靠度分析

ansys分析可靠度2007-11-11 10:29:41| 分类：Ansys特辑|举报|字号订阅关于ansys分析可靠度的问题,他有两种方法：monte-carlo和响应面法。

基于ANSYS的复合材料蜂窝结构可靠性分析

ｉｏｅｃｍｂｓｒｃｕｒ．ｔｈｎｙｏｔｔｅｅｕＫｅｗｏｄＡＮＳｙｒｓ：ＹＳ；ｈａｎｌｓｓｃｍｐｓｔｔｒａ；ｒｌａｌｔｅｔａａｙｉ；ｏｏｉｍａｅｌｅｉｂｉｙｅｉｉ
复合材料由于有很多优点．比强度和比刚度如高，尤其它的可设计性，其在近几十年内广泛地应使
ｔｏｇｈｒｂｂｌｙｄｅｉｎｏｈｒｕｈｔｅｐｏａｉｉｓｇｆＡＮＳＹＳ．ｅｅｆｃｆｒｎｄｍａａｌｓｏｔｅｓｉｉｃｓｅｔＴｈｆｅｔｏａｏｖｒｂｅｎｓｒｓｓｄｓｕｓｄ．Ｔｈｘｍｐｅｓｏｉｅｅａｌｈｗｓ
析的可行性．对复合材料蜂窝结构可靠性分析具有参考意义．
关键词：ＮＹ；分析；合材料；靠性ＡＳＳ热复可
中图分类号：２４６Ｖ１．文献标识码：Ａ
ＨｏｅｃｍｂｓｒｃｕａｅｉｂｌｙａａｙｉｆｎｙｏｔｕｔｒｌｒｌａｉｔｎｌｓｓｏｉｃｍｐｓｔｅｅｉｌｔｏｏｉｅｍｔｒａｓｗｉｈＡＮＳＹＳ
ｔａｈｔｏｒｓｎｅｅｅｉｅｓｂｅ，ｗｈｃａｈｅｅｅｃｉｎｆｃｎｅｔｅｉｂｌｙａｌｓｓｏｏｏ — ｈｔｔｅｍｅｈｄｐｅｅｔｄｈｒｓｆａｉｌｉｈｈｓｔｅｒｆｒｎｅｓｇｉａｃｏｒｌａｉｉｎａｙｉｆｔｃｍｐｓｉｔｈｅ

基于ANSYS的可靠性分析

第３３卷第３５期２００７年１２月山西建筑ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨｌｌＥＣＴＩ７ｌｉＥＶｄ．３３Ｎｏ．３５Ｄｅｃ．２００７·８５·文章编号：１００９．６８２５｛２００７｝３５—００８５—０２基于ＡＮＳＹＳ的可靠性分析晁成新摘要：介绍了结构可靠性的基本原理和基本分析方法，利用ＡＮＳＹＳ中的可靠性分析工具——ＰｍｂａｂｉｌｉｓｔｉｃＤｅｓｉｇｎ，对框架结构的可靠性进行了分析，实例证明：该方法可得到比较精确的可靠度指标和失效概率，但是其效率不高，需要对其抽样方法进行改进。

关键词：可靠性，失效概率，蒙特卡罗，框架结构中图分类号：ＴＵ３１１．２文献标识码：Ａ１基本概念结构的安全性、适用性、耐久性统称结构的可靠性…１。

工程结构要求具有一定的可靠性，因为结构在设计、施工、使用过程中具有种种影响其安全、适用、耐久的不确定性。

对影响结构行为的这些不确定因素进行分析称之为结构可靠度分析，它是结构计算、设计内容的重要组成部分。

在结构可靠度分析中，采用功能函数表达结构的极限状态，其形式为：Ｇ（Ｘ）＝Ｒ—Ｓ，其中，随机矢量Ｘ＝（ｚ１，ｚ２，…，ｚ。

）表征了工程中存在的不确定信息，如材料参数、几何尺寸、荷载的随机性等；Ｒ为结构抗力；Ｓ为结构的综合效应。

当Ｇ（ｘ）＞０时，结构处于安全状态；当Ｇ（Ｘ）＝０时，结构处于极限状态；当Ｇ（Ｘ）＜０时，结构处于失效状态。

结构的失效概率为：Ｐ，＝ＰＥＧ（ｘ）＜０］＝ｌ，，ｆ（ｘ）ａｘ（１）其中，，（Ｘ）为随机矢量Ｘ的联合概率密度函数。

２基本分析方法２．１蒙特卡罗法蒙特卡罗法又称为随机模拟法，该法是依据统计抽样理论，利用计算机研究随机变量的数值计算方法。

理论上，模拟的方法可以应用于大型复杂系统，通常当得不到解析解或解析解无效时采用蒙特卡罗法。

该法又是唯一的检验或者评价近似解的方法，是目前系统可靠度分析中的相对精确法。

由概率定义可知，某事件的概率可以用大量试验中该事件发生的频率来估算，而蒙特卡罗法的主要任务是根据确定的概率分布产生随机数。

基于ANSYS—PDS模块的集装箱结构可靠性分析

２．航运仿真技术教育部工程研究中心，上海２０１３０６）（１．上海海事大学商船学院，上海２０１３０６：
（ｉ．ＭｅｒｃｈａｎｔＭａｒｉｎｅＣｏｌｌｅｇｅ，ＳｈｎｇａｈａｉＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｎｇａｈｉａ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ；２．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅｒｃａｈＣｅｎｔｅｒｆｏＳｈａｐｉｎｇ
了各随机参数对集装箱框架结构可靠性的影响程度。分析结果表明，５００次抽样模
该集装箱框架结构的可靠度为９９．７６％，其中底部载荷对可靠性影响最大。关键词：蒙特卡洛法；ＡＮＳＹＳ — ＰＤＳ；集装箱；可靠性中图分类号：Ｕ１６９文献标识码：Ａ
ＬｏｇｉｓｔｉｃｓＳｃｉ — ＴｅｃｈＮｏ．３，２０１４
物流科技
２０１４年第３期
・基金项目・
文章编号：１００２ — ３１００ｆ２０１４）０３ — ００２１ — ０４
基于ＡＮＳＹＳ — ＰＤＳ模块的集装箱结构可靠性分析
．
ＴｈｅＡＮＳＹＳ — ＰＤＳｃｏｍｂｉｎｅｓＭｏｎｔｅ－ＣａｒｌｏＭｅｔｈｏｄｗｉｔｈｈｅｔｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ａｖａｒｉｅｔｙｏｆｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅ

建筑结构可靠性基本分析方法及其在ANSYS上的实现

失效状态．
ｒ
结构的失效概率Ｐ＝ＰＩＸ）ｌＩｉＧ（＜ｏ —
函数．
Ｊ“（】０＾（
ｆＸ）Ｘ，（为随机矢量ｘ的联合概率密度（ｄ其中）
２几种常见的基本分析方法
目前可靠度分析中大多数方法如数值积分法、次二阶矩法及其改进方法等都是针对功能函数一Ｇ（）具有明确表达式的情况．而实际工程中，由于结构本身构造复杂，用形式多样，得到所感兴趣作要的结构行为，最大裂缝宽度、如高层建筑的顶层位移以及某点应力等，往借助于结构分析程序，往此时就不能给出功能函数的明确表达式，若直接应用上述方法就会遇到困难．目前解决复杂结构这类问题的常用方法有蒙特卡罗法、响应面法等．２１蒙特卡罗法］．蒙特卡罗法又称为随机模拟法，该法是依据统计抽样理论，用计算机研究随机变量的数值计算方利法．论上，拟的方法可以应用于大型复杂系统，常是当得不到解析解或解析解无效时采用蒙特卡理模通罗法．法通常又是唯一的检验或者评价近似解的方法，目前系统可靠度分析中的相对精确法．该是由概率定义知，某事件的概率可以用大量试验中该事件发生的频率来估算，而蒙特卡罗法的主要任务是根据确定的概率分布产生随机数．因此，系统失效概率可以通过影响其可靠度的随机变量进行大量随机抽样，后把这些抽样一组一组代入功能函数式，然以确定系统失效与否，后从中求得系统的失效最

基于ansys的缓冲包装结构可靠性分析方法

基于ansys的缓冲包装结构可靠性分析方法随着工业自动化的发展，许多自动化产品的运输和包装形式也发生了变化，其中缓冲包装是一种常见的包装形式。

它的最大优点是能够有效提高物品的安全性，减少运输过程中的损坏率。

因此，缓冲包装的结构的可靠性分析成为许多公司的研究焦点。

本文旨在分析基于Ansys的缓冲包装结构的可靠性分析方法。

Ansys是一款大型通用有限元分析软件，它能够进行复杂结构及复杂负载状况下的精确计算，可用来评估结构及材料的可靠性。

此外，Ansys还可以利用多种技术，如静力分析、热力学分析、流体力学分析等，帮助用户实现复杂结构的可靠性分析。

针对缓冲包装结构的可靠性分析，Ansys可以根据实际的加载和材料的性能，以及结构的几何形状，通过分析模型，预测出包装结构的受力状况。

同时，它还可以利用多种技术，如控制参数、多种假设算法等，用于在不同工况下对包装结构的受力情况进行预测。

在结构可靠性分析中，Ansys可以确定结构的受力状况，以及其受力状况的影响因素，从而推导出包装结构的可靠性。

通过使用Ansys，还可以对结构的性能进行比较，并从而指导结构的设计与优化，以便获得更高的可靠性。

综上所述，Ansys可以被用于缓冲包装结构的可靠性分析，它可以通过分析模型预测出包装结构的受力状况，并可以确定包装结构的可靠性，从而指导结构的设计与优化。

因此，基于Ansys的缓冲包装结构的可靠性分析方法在工业自动化中有着重要的价值。

ansys 可靠性分析

利用Ansys的概率分析功能实现结构的可靠性分析摘要：有限元分析软件Ansys5.7提供了概率分析功能，使对结构的概率分析非常容易。

在本文中对Ansys的概率分析方法作了简单的介绍，提出了利用Ansys的概率分析功能进行结构的可靠性分析的方法，并通过一个实例，说明了利用Ansys的概率分析功能实现结构的可靠性分析的可行性。

关键词：有限元分析、概率设计、可靠性分析Abstract:The software of FEA (Finite Element Analysis) Ansys 5.7 provides the function of probabilistic design, which makes structural probabilistic analysis very easy. In this paper, the method of probabilistic design is introduced. The technique of the structural reliability analysis through the probabilistic design of Ansys is presented. From an instance, it shows that the method presented is feasible.Keywords：Finite Element Analysis, probabilistic analysis, reliability analysis1. 概率分析概述在工程分析中，我们建立的分析模型都是经过各种假设和理想化而得出的，事实上，真实设计的任何产品，其材料属性、加工公差、边界条件和载荷等总是具有不确定性,并且它们的真实值往往是无法得到的。

所以，在有限元分析中的几乎所有输入参数都是不确定的，都具有一定程度的不确定性。

这种不确定性就给分析带来误差，使分析结果与实际有较大的差别。

ANSYS的可靠性分析实例-PDS例题2

如图所示，三根铰接杆承受集中力载荷模型。

其尺寸和材料属性均是不确定的输入参数。

随机条件如下：•截面积A1均值为10mm^2，mm，服从高斯分布•截面积A2最小值为10,最可能的值为11,最大值为12，服从三角分布•截面积A3最小值为9,最大值为11，服从均匀分布•定义输入变量A1与A3之间的关系,相关系数为图1在上述条件下，杆件的最大轴向应力的输出SIG1、SIG2、SIG3为随机行为，具体研究内容如下：•观察变量的抽样过程，确定PDS是否执行了足够多的仿真循环计算数目；•绘制SIG1响应历史曲线；•绘制SIG2的分布柱状图；•对VTOT进行灵敏度分析；GUI操作方式：第一步：设置工作目录：Utility Menu>File>Change Directory第二步：创建PDS分析文件，即仿真循环文件PDS3BAR.mac1.分析文件是为了在概率分析过程中使用而创建的。

利用文本编辑器或根据LOG文件整理，在ANSYS当前工作目录中创建PDS3BAR.mac，其内容如下：*SET,a1,10 !初始化设计变量*SET,a2,10*SET,a3,10/PREP7ET,1,LINK1 !定义单元和材料R,1,a1 !定义实常数R,2,a2R,3,a3N,1,0,0,0 !生成节点N,2,10,0,0N,3,20,0,0N,4,10,-10,0REAL,1 !生成有限元模型E,1,4REAL,2E,2,4REAL,3E,3,4FINISH/SOLU !加载求解D,1,ALL, , ,3F,4,FX,20000F,4,FY,-20000SOLVEFINISH/POST1SET,FIRSTETABLE,VOLU,VOLU, !将单元体积放入表VOLU中ETABLE,AXST,LS,1 !将单元应力放入表AXST中*GET,sig1,ELEM,1,ETAB,AXST !sig1=单元1的轴向应力*GET,sig2,ELEM,2,ETAB,AXST*GET,sig3,ELEM,3,ETAB,AXSTSSUM !将单元表格内数据求和*GET,VTOT,SSUM, ,ITEM,VOLU !提取结构总体积FINISH2.清除内存。

基于ANSYS的胶辊砻谷机活动辊装置可靠性分析

爰头 H EBEINONGJI基于ANSYS 的瞬碧谷机活动辐装置可靠性分析河南工业大学机电工程学院刘晓霞鱼鹏飞武照云阮竞兰引言稻米是我国居民的传统主粮之一，稻谷加工业是影响国计民生的重要支柱产业叫在稻谷加工过程中，胶辐碧谷机是关键的主机设备之一，主要完成稻谷颗粒的脱壳工艺,其工作效率与工艺效果对稻谷加工工艺流程与成品米的质量具有重要影响，因此胶辐碧谷机在稻谷加工装备中占有非常重要的地位叫然而,我国胶辐碧谷机长期存在着工作可靠性差、单机产量小、加工能耗高、自动化程度低等问题，其中，设备可靠性差的问题最为突出，严重制约了我国稻谷加工行业的发展。

因此提高胶辐碧谷机的工作可靠性与稳定性，延长使用寿命，降低运行维护成本已经势在必行。

在胶辐碧谷机中，活动辐装置是最为关键的部件，极易发生结构变形和疲劳破坏。

如果设计不当，将导致设备故障率增加，严重影响稻谷脱壳的加工效率与工艺效果％基于此，本文以MLGQ51B 气动胶辐蓉谷机为对象,通过ANSYSZPDS 分析模块, 对胶辐碧谷机活动辐装置的可靠度进行分析与昭1胶辐杳谷机活动辐装置建模胶辐碧谷机的脱壳是基于差速传动原理，将两个辐筒以不同方向和不同转速进行运转，通过两辐之间对稻谷颗粒产生的挤压和摩擦作用,达到稻谷脱壳的目的叫作为主要工作部件的两个橡胶辐，其中一个位置固定，称为固定辐;另一个可以根据需要对其位置进行调整,称为活动辐。

MLGQ51B 气动胶辐著谷机活动辐装置主要由活动辐、连杆、气缸等部件组成。

该活动辐装置的工作原理为:通过气缸活塞杆的伸缩来带动连杆的摆动，连杆通过轴承与胶辐传动轴相连，从而实现胶辐的位置移动以及辐间间隙的调节。

为了便于力学分析与可靠性计算，运用Creo平台对胶辐碧谷机活动辐装置进行三维结构建模，如图1所示。

2胶辐舂谷机活动辐装置的可靠性分析2.1基于ANSYS 的结构可靠性分析方法ANSYS 作为功能强大的有限元分析软件，逐渐被广泛地应用到各个领域。

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m p , ex, 1, 211e5 ! 材料弹性模量为 211e5M Pa
m p , nuxy, 1, 013
! 材料泊松比为 013
et, 1, shell63
r, 1, 10
k, 1 ……
k, 4, ,w idth
a, 1, 2, 3, 4
esize, 4
am esh, a ll ……
n sel, s, loc, x, 0
d, a ll, a ll, 0 ……
f, a ll, fz, - fo rce
! 加载, 求解
2 具体实例 211 问题描述
已知一长方形板如图 1 所示, PQ 边完全固定, 在 R 点作用有竖直向下的集中力 FO RCE。其中 PQ = W ID TH = 140mm , 服从均匀分布; Q R = L EN GTH = 250mm , 服从威布尔分布; 厚度等于 10mm ; FO RCE = 400N , 服从贝塔分布, 材料的屈服强度为 Ρs, 服从威布尔分布。根据应力- 强度干涉理论, 在板的使用过程中, 不允许出现应力超过屈服强度的事件发生, 所以板失效的准则为:
社, 2003: 2482284.
Structure Rel iab il ity Ana lysis in ANSY S
Y E Y ong1, HAO Yan-hua1, ZHANG Chang-han2
(1. Co llege of M echan ical & A u tom ation , H uaqiao U n iversity, Q uanzhou 362011, Ch ina; 2. D ep artm en t of M echan ical Eng ineering, H ubei Po litechn ic U n iversity,W uhan 430068, Ch ina)
长度
leng th 威布尔
2
250 100
宽度
w id th
均匀
39
41
载荷
fo rce
贝塔
1
3
600
屈服强度
s
威布尔
2
280 150
在概率计算时选择通用的蒙特卡罗方法, 取抽样次数为 100 次, 由AN SYS 概率分析模块可求得板结构的失效概率, 结果如下:
T he p robab ility tha t SU B S is g ra ter than
! 进入后处理 ! 将所有节点的等效应力按绝对
值大小进行升序排列
3 get, sm ax, so rt, ,m ax ! 将最大等效应力赋值给 sm ax 3 set, sub s, s- sm ax ! 极限状态函数 sub s= s- sm ax
fin ish
表 1 输入变量分布参数
变量名称变量符号分布类型参数一参数二参数三参数四
图 2 sub s 的累积分布函数示意图
3 结论
参考文献: [ 1 ] 何水清, 王善. 结构可靠性分析与设计[M ]. 北京: 国防工
业出版社, 1993: 50299. [ 2 ] 吴世伟. 结构可靠度分析 [M ]. 北京: 人民交通出版社,
1990: 1222153. [ 3 ] 任重. AN SYS 实用分析教程 [M ]. 北京: 北京大学出版
(11 华侨大学机电及自动化学院, 福建泉州 362011; 21 湖北工学院机械工程系, 湖北武汉 430068)
摘要: 对有限元分析软件AN SYS 的概率分析功能做了简单的介绍, 提出了利用 AN SYS 概率分析功能对结构进行可靠性分析的方法, 通过一个具体的实例说明了用 AN SYS 概率分析功能实现结构可靠性分析的可行性, 从而为其它复杂结构的可靠性分析提供了新的方法。关键词: AN SYS; 有限元分析; 可靠性分析; 概率分析中图分类号: TB 114∶T P319 文献标识码: A
AN SYS 是一个功能非常强大的有限元分析软件, 其提供的概率分析功能可以解决以下问题: 根据模型中输入参数的不确定性计算待求结果变量的不确定性; 确定由于输入参数的不确定性导致结构失效概率数值; 已知容许失效概率确定结构行为的容许范围如最大变形、最大应力等; 判断对输出结果和失效概率影响最大的参数, 计算输出结果相对于输入参数的灵敏度; 确定输入变量、输出变量之间的相关系数等。 111 概率分析方法
2004 年第 6 期机械工程与自动化
·65·
等, 变量 sub s 的累积分布函数见图 2。
本文通过一个实例说明了利用AN SYS 的概率分析功能进行结构的可靠性分析是可行的, 其方法简单, 不需要单独编制可靠性分析程序, 是有限元理论和可靠性理论的有机结合, 为复杂结构的可靠性分析提供了新的方法。
计算结果表明了板结构在屈服强度为 200M Pa, 且置信度为 95% 时的使用可靠度为 87113% , 可靠度的大小与抽样次数有关, 抽样次数越多可靠度越精确。同时还可以利用AN SYS 中的可靠性计算方法得到结构的密度函数、变量的相关系数矩阵及累积分布函数
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w idth = 140
! 宽度初值为 140mm
fo rce= 400
! 载荷初值为 400N
s= 200
! 材料的屈服强度取为 200M Pa
p rep 7
! 进入前处理器, 建模
8171263e + 001 [ 8103221e + 000, 9130398e + 001 ]
T he confidence bound s a re eva lua ted u sing a confidence level of 951000% 1
0 引言工程结构要求具有一定的可靠性, 因为结构在设
计、施工和使用过程中具有种种影响其安全、适用、耐久的不确定性。例如在对结构模型进行计算时, 必然要引入外载荷、材料强度、构件尺寸、边界条件和加工公差等基本变量, 由于测量误差等各种随机因素的影响, 这些变量的取值只能用随机变量或随机过程来描述。对影响结构行为的这些不确定因素进行分析称为可靠性分析, 它是结构计算、设计内容的重要组成部分。本文利用AN SYS 概率分析功能建立了结构的概率分析文件, 从而完成了其可靠性分析[1]。 1 ANSY S 概率分析功能
Abstract: T he m ethod of p robab ilistic design ba sed on AN SYS is b riefly in troduced in th is p ap er. T he techn ique of the structu re re2 liab ility ana lysis th rough the p robab ility design of AN SYS is p resen ted. F rom an in stance, it show s tha t the m ethod p resen ted is fea sib le w h ich p rovide new though ts fo r reliab ility ana lysis of o ther com p lica ted structu res. Key words: AN SYS; fin ite elem en t ana lysis; reliab ility ana lysis; p robab ilistic ana lysis
结构的可靠度是指结构在规定的时间内、规定的条件下 (正常使用极限状态和承载能力极限状态) 完成预定功能的概率[2 ]。
如结构的基本变量由 X 1, X 2, …, X n 组成, 且结构功能 Z 为基本变量的函数, 则结构的功能函数 (极限状态函数) 可表示为:
收稿日期: 2004207222 作者简介: 叶勇 (19772) , 男, 湖北省利川县人, 讲师, 硕士, 研究方向: 工程结构计算及仿真分析; 郝艳华 (19622) , 女, 辽宁省沈阳市人, 教授; 张昌汉
Z = g (X 1, X 2, …, X n)。在概率极限状态设计理论中, 极限状态方程为:
g (X 1, X 2, …, X n) = 0。通常在结构设计中, 基本变量 X 1, X 2, …, X n 为随机变量, 如果把基本变量归结为结构抗力 R 和载荷效应 S 两大类, 则结构功能函数可简化为: Z= R - S。所以在概率极限状态的结构设计中, 必须满足下列条件, 即: Z = g (R , S ) = R - S ≥0。由可靠性理论可知, 求一个结构的可靠度就是求极限状态函数 g (X ) ≥0 的概率, 所以, 利用 AN SYS 概率分析功能计算出 g (X ) ≥0 的概率, 就得到了结构的可靠度。
在AN SYS 中进行结构的可靠性分析时, 通常由生成分析文件、可靠性分析阶段、结果后处理三个步骤组成。首先要建立结构的循环分析文件, 可以采用批处理 (命令流) 方式和交互 (GU I) 方式或两者结合
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进行, 它包括预处理模块、求解模块、结果提取等内容。由于分析程序通过重复执行分析文件来完成可靠性分析的循环, 因此必须保证分析文件的正确性、完整性并尽量去掉冗余命令。其中预处理模块主要工作为设定单元类型、实常数、材质, 构建结构实体模型并进行网格划分等; 求解模块中定义分析类型及相应选项、施加载荷、确定载荷步选项等并求解; 求解结束后, 使用3 GET 命令提取计算结果, 将值赋给将被指定为输入变量和输出变量的参数。在可靠性分析阶段, 主要工作包括指定可靠性分析文件、选择和定义输入变量以及输出变量之间的相关系数、确定各输入变量服从的分布类型和分布函数、选择分析工具和方法 (蒙特卡罗法或响应面法等)。而后处理阶段则通常包括抽样过程显示、绘制设计变量取值分布图、绘制失效概率分布函数、确定结构可靠性分析中输入变量和输出变量的相关系数矩阵、假定已知结构的失效概率寻找对应的输入变量、灵敏度分析、生成分析报告等。 112 可靠性相关理论