导弹结构设计第六章 结构可靠性设计

沈阳航空航天大学导弹结构设计课件。

第六章结构可靠性设计

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第六章 结构可靠性设计 §6.1 结构分析中的不确定因素 §6.2 结构可靠性的基本概念 §6.3 导弹结构元件的可靠性 §6.4 舱段结构可靠性 §6.5 弹身结构可靠性 §6.6 弹翼结构可靠性 §6.7 导弹机构可靠性 §6.8 系统可靠性 §6.9 可靠性分配 §6.10 可靠性的设计方法 §6.11 可靠性试验

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6.1.1 结构分析中的不确定因素

物理不确定性 统计不确定性 模型不确定性

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6.1.1 结构分析中的不确定因素

物理不确定性包括 载荷的不确定性 材料参数的不确定性 几何尺寸的不确定性 初始条件及边界条件的不确定性。

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6.1.1 结构分析中的不确定因素

使用的诸如材料参数，都已按照一定的统 计方法，对一定量的样本统计出来的，统 计的不确定性是不可避免的。 在导弹结构设计与分析中，存在计算模型 的不确定性

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6.1.2 结构可靠性的基本概念 结构可靠性是指结构在规定的条件下和规 定的时间内，完成规定功能的能力。结构 在规定条件和规定时间内完成规定功能的 概率称为该结构的可靠度。

导弹结构不能完成规定的功能称为失效或 者故障。失效的概率称为失效概率或不可 靠度。

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6.2 结构可靠性的基本理论6.2.1 结构功能函数

Z g(

X 1,

X 2,…, X n )

可靠状态 Z> 0 极限状态 Z = 0 失效状态 Z < 0

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6.2.2 静态结构可靠度的一般表达式 结构可靠度

Pr P(Z 0) P( R S 0)结构的失效概率

Pf P( R S 0)

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6.2.2 静态结构可靠度的一般表达式

图6.2.1 应力-强度干涉图

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6.2.3 正态分布的结构可靠性计算 应力的概率密度函数 (s S ) 2 f S ( s) exp 2 2 S 2 S 1

强度的概率密度函数 (s S ) 2 f S ( s) exp 2 2 S 2 S 1

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6.2.3 正态分布的结构可靠性计算

结构可靠度Pr

x exp dx ( ) 2 2

1

2

结构失效概率

Pf ( )

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6.2.4 对数正态分布的结构可靠性计算 概率密度函数2 1 (ln x ) f ( x) exp 2 2 2 x

结构可靠度可R Pr P( Z 1) S

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6.2.5 均值一次二阶矩法应力和强度独立，只要已知它们的均值(一阶矩)和方差(二 阶矩),便可以求可靠指标

R S2 2 R S R S

结构可靠度或失效概率由可靠指标唯一确定

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6.2.6 蒙特卡洛法算术平均值的大数定理

1 n lim P X i 1 n n i 1 贝努利大数定理

m lim P p 1 n n

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结构可靠性问题中几种最常用分布1、均匀分布

x a Fx ( x

) b a 02、指数分布

a x b 其它

Fx ( x) 1 e

x

x 0

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3、Ⅰ型极大值分布的分布

FX ( x) exp{ exp[ a( x k )]}4、 韦布尔分布

x m FX ( x) 1 exp ( )

5、正态分布

FX ( x ) (

x

)