ANSYS概率设计PDS讲义

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详细介绍概率设计的操作方法
ANSYS 可靠度基本理论 ●结构的极限状态:整个结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规 定的某一功能要求。结构的极限状态实质上是结构工作状态的一个阀值, 如果工作状态超过这一阀值,则结构处于不安全、不耐久或不适用的状态 ;若工作状态没超过这一阀值,则结构处于安全、耐久、适用的状态 ●用Z=(X表示结构的工作状态,称作结构的功能函数。则结构的工作状态 可表示为 z<0,失效域 <0失效状态 Z=8(X)=0极限状态 z=0,极限状态 >0可靠状态 z>0,可靠域 X 结构的工作状态 M63 ANSYS 可靠度基本理论 Z<0,失效域 <0失效状态 Z=g(X)=0极限状态 z=0,极限状态 >0可靠状态 Z>0,可靠域 1.用定义计算结构可靠度 结构的工作状态 Pr=PIg(X)<0]=g(X)co f(X)dX 2.用统计分析计算可靠度 k =Pg(x)≤01=1im n72 式中,n—试验的总次数; k—实验中(x)≤0的次数。 M6-4 ANSYS 1.1基于有限元的概率设计(PDS)简介 利用概率设计方法可以帮助用户确定“失效”情况发生的可能性 这样就使得用户可以改进设计直到满足用户可以接受的“极限”即 可 概率设计技术是用来评估输入参数的不确定性对于系统响应的影响 行为及其特性。 输入参数包括几何尺寸、加工误差、材料、载荷等不确定因素 响应参数包括温度、应力、位移等。 有限元分析技术与概率设计技术相结合,就是基于有限元的概率设 计,即 ANSYS程序提供的PDS技术( Probabilistic Design System) M6-5 ANSYS 1.1基于有限元的概率设计(PDS简介 ANSYS提供的基于有限元的概率设计系统(PDS)的主要应用方向: 当有限元模型的输入参数不确定时,有限元结 ANSYS Main Menu 果的不确定程度有多大?响应参数的置信度有 E Preferences 4 Preprocessor 多高? 田So1 ation 团 General Postproc 输入参数的不确定性决定响应参数的不确定性田 Hist Poster ,目标产品满足设计要求的概率有多大?工作M1n c粗lbpt 失效概率有多大? 田 Design Opt 日 Prob Design 在所有不确定的输入参数中哪个参数的不确定田ku 性对于响应参数的影响程度最大,或者说对于田rhm 目标产品最容易引起其工作失效?响应参数对 图Ran 团 Response Surf 输入参数变化的灵敏度多大? 团 Prob results 团 Prob atabase 团 Radiation Opt 田Run-Ti■ e stats 回 Session editor 园 Finish M6-6 ANSYS 1.2PDs的基本概率与过程数据流 基本概念: 随机输入参数(Rⅴs- random input variables) 又称设计驱动参数,直接影响分析结果,需指定分布类型以特征参数 相关性( Correlation) 指两个(或多个)随机输入参数之间存在统计上的关联性 随机输出变量( RPs-random output parameters 指有限元分析结果 RP是RV的函数 概率设计参数( probabilistic design variables) RV和RP统称为概率设计参数,在定义时必需指定 样本( Sample) 个样本就是一序列确定的随机输入参数值 仿真( Simulation) 分析文件( Analysis file) 是一个 ANSYS输入文件,包含一个完整的分析过程,如前处理、求解和后处理等 必须包含参数化自动建模的过程,所有输入和输岀项,将可能被定义成随机输入参数和随机输 参数 M6-7 ANSYS 1.2PDs的基本概率与过程数据流 基本概念: 循环文件( Loop file) *Joop文件,由 ANSYS自动根据分析文件生成。 利用该文件进行概率设计循环 ·概率设计模型( Probabilistic model) 以分析文件形式存在,包括所有定义和设置:Rⅴs、相关性、RPs、概率设计方法和相关参数等 概率设计数据库( PDS database) 包括当前设计的环境,包括Rⅴs、相关性、RPs、概率设计方法、被执行的概率分析及存储其结 果的各种文件、使用哪个概率设计分析中的哪个输出参数来拟合响应表面、拟合中所使用的回 模型、拟合结果等 可以被存储到 jobname pds,并且可重新读入。结果不存储在这个数据库中。拟合响应表面的样 本即存储在数据库中。 均值( Mean value)、中间值( Median value)、标准方差( Standard deviation) M6-8 ANSYS 1.2PDs的基本概率与过程数据流 数据流程 ANSYS 数据库文件 ∽ /EXIST 有限元模型 数据库 分析文件、 PDEXE可靠性分析 PDEXE 数据库 循环文件 可靠性分析 数据库文件 M69 ANSYS 13PDs中的参数分布函数及其选用 高斯分布(GAUS) 截断高斯分布(TGAU 特征参数: 对数正态分布(LOG 特征参数: 特征参数 均值μ 均值p 标准方差σ 均值μ 标准方差σ 标准方差σ 截断下限Xmin 截断上限Xmax fx(x) fy(x) uG X M6-10

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