带肋圆柱壳结构强度可靠性分析

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带肋圆柱壳结构广泛的应用于许多工程实践当中,本论文以带肋圆柱壳结构为研究对象,对带肋圆柱壳结构强度进行了可靠性分析与计算,主要内容包括: 1.本论文对一次二阶矩法、蒙特卡罗法、响应面法的基本原理和应用情况进行了研究,并将响应面法与一次二阶矩法、蒙特卡罗法相结合,研究了带肋圆柱壳结构的可靠性分析与计算的理论基础; 2.在有限元模型建立时,网格划分的粗细程度决定了计算的精度,本论文通过对计算结果的分析比较,分别选取160mm和20mm为典型跨跨中强度和跨肋骨根部强度计算时的网格尺寸,此时的计算结果可以达到工程计算的要求; 3.结构强度分析是进行结构设计和可靠性分析的前提,本论文用ANSYS有限元分析软件对带肋圆柱壳结构的强度进行分析研究。本论文选取封端为半圆的5跨有限元模型代替工程实体结构,对跨中和肋骨根部的等效应力、第1主应力、第3主应力等进行了计算分析; 4.以有限元分析为基础,对带肋圆柱壳结构强度的灵敏性进行了分析研究,选取输入变量壳板厚度、均匀外压、肋骨间距、内径为随机变量,其他变量作为定值处理; 5.以有限元计算结果为基础,应用响应面法,建立了带肋圆柱壳结构的强度失效方程,并结合JC法、蒙特卡罗法编制了相应的计算程序。通过计算表明,对带肋圆柱壳结构的可靠性分析与计算,基于响应面法的JC法和基于响应面法的蒙特卡罗法的计算精度高于一次二阶矩法; 6.用基于响应面法的JC法、基于响应面法的蒙特卡罗法和基于ANSYS的蒙特卡罗法对某带肋圆柱壳结构强度可靠性进行了分析计算。计算结果表明基于响应面法的JC法具有较好的计算精度,利用本论文的计算程序可以快速计算出结构的失效概率。基于响应面法的蒙特卡罗法也有较好的计算精度,利用本论文的计算程序计算速度较快,但当结构失效概率较小时,由于抽样次数的限制,有时不能得到可靠的计算结果,建议在结构失效概率大于10-4时使用。对本论文的带肋圆柱壳结构,采用基于响应面法的JC法对结构可靠性进行计算与分析,在设计使用均匀外压下,结构强度失效概率为1.7771×10-10,远远小于结构的目标失效概率1.3×10-5,本结构具有足够的强度安全储备。
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