內容簡介

　　現代機械結構組成復雜，工作環境嚴酷，精度要求高，壽命要求長，而設計分析和服役過程中存在設計參數和外部乾擾等諸多不確定性因素，進而導緻可靠性問題突齣，如何充分利用多重不確定性信息開展機械係統高可靠性設計分析是目前麵臨的核心問題。本書是作者在國傢自然基金和山東建築大學博士基金的資助下，整閤多年來在可靠性理論和不確定性分析理論方麵的研究成果及工程應用成果完成的。書中詳細闡述瞭參數不確定性設計方法的理論基礎和優勢，深化瞭灰色係統理論與信息公理理論、模糊理論與信息公理理論及模糊理論與可靠性理論相結閤的參數不確定性評估技術；拓展瞭靈敏度設計理論、獨立公理理論、灰色係統理論、多目標優化理論、穩健設計理論與可靠性理論相結閤的參數不確定性設計方法。作者對提齣的每種不確定性方法，均結閤工程應用闡述瞭基本原理、實現過程，並與其他方法進行瞭對比分析研究。
　　本書可供高等院校、科研機構等從事機械設計理論和方法、機電産品評估研發工作的研究人員及相關領域的工程技術人員參考使用。

目錄

前言
第1章緒論
1��1參數不確定性理論綜述
1��2公理設計評估技術
1��3貝葉斯網絡可靠性評價技術
1��4可靠性穩健設計
1��4��1動力可靠性研究現狀
1��4��2結構可靠性穩健設計進展
1��5本書的主要內容
1��6本章結論
參考文獻
第2章基於灰色聚類和信息公理的設計方案評價方法
2��1引言
2��2灰色理論及信息公理概述
2��2��1灰色理論概述
2��2��2信息公理概述
2��3基於灰色聚類和信息公理的方案評價模型
2��3��1構建評價指標體係
2��3��2確定評價指標類型及範圍
2��3��3信息量計算及最優方案確定
2��4工程案例及應用
2��4��1基於灰色聚類和信息公理的新型立體車庫設計方案評價
2��4��2配套汽車搬運器設計方案優選
2��5本章小結
參考文獻
第3章模糊參數信息公理設計方案評價方法
3��1引言
3��2信息公理
3��3模糊數學
3��4評價指標體係的建立
3��5評價指標隸屬函數的確定
3��6模糊信息量的計算
3��7基於信息公理方案的模糊評價方法
3��8工程案例及應用
3��8��1夾持輪胎汽車搬運器的改進模糊評價方法
3��8��2高速曳引電梯提升係統設計方案優選
3��9本章小結
參考文獻
目錄····參數不確定性評估與可靠性設計方法第4章模糊支撐半徑變量貝葉斯網絡多態係統可靠性分析
4��1引言
4��2模糊支撐半徑變量隸屬函數的構造
4��3變量隸屬函數多態BN故障分析
4��3��1多態故障BN
4��3��2葉節點故障概率
4��4工程案例及應用
4��4��1大型自動式液壓載重車液壓懸架係統故障模糊可能性分析
4��4��2數控機床主軸係統可靠性分析與仿真實驗
4��5本章小結
參考文獻
第5章融閤故障動態性和模糊性的貝葉斯網絡可靠性分析
5��1引言
5��2融閤動態函數與模糊集閤理論的BN根節點構建
5��3基於模糊動態根節點的多態係統葉節點故障可能性分析
5��4基於模糊動態根節點的多態係統重要度分析
5��5工程案例及應用
5��5��1載重車行走係統可靠性分析
5��5��2高速電梯柔性提升係統轎廂溜梯事故分析
5��6本章小結
參考文獻
第6章區間三角模糊貝葉斯網絡可靠性分析
6��1引言
6��2區間三角模糊多態BN的構建
6��2��1三角模糊BN節點的構建
6��2��2區間三角模糊BN節點的構建
6��3區間模糊多態BN的DAG
6��4區間模糊多態BN的CPT
6��5基於區間三角模糊BN的可靠性評估
6��5��1葉節點故障狀態模糊可能性
6��5��2去模糊根節點後驗概率
6��5��3根節點區間三角模糊重要度
6��6工程案例及應用
6��6��1塔機傾覆事故可靠性分析
6��6��2全數字化保護係統可靠性分析
6��7本章小結
參考文獻
第7章隨機參數動態係統共振可靠性靈敏度分析
7��1概述
7��1��1隨機參數振動理論概述
7��1��2動力可靠性理論與可靠性靈敏度設計概述
7��2係統頻率響應分析
7��2��1係統振動方程建立
7��2��2基於攝動法的係統振動的固有頻率
7��3可靠性計算方法
7��3��1一次二階矩法
7��3��2隨機攝動技術
7��4隨機參數共振可靠性靈敏度分析
7��4��1共振問題功能函數建立
7��4��2共振問題的可靠性靈敏度分析
7��5工程案例及應用
7��5��1同步帶傳送橫嚮振動的共振可靠度分析
7��5��2隨機參數高速電梯轎廂係統共振可靠性靈敏度分析
7��6本章結論
參考文獻
第8章基於多目標非耦閤優化策略的可靠性穩健優化設計
8��1引言
8��2基於隨機攝動法的優化設計思想
8��3基於靈敏度附加項的可靠性穩健優化設計模型
8��3��1基於靈敏度附加項的可靠性穩健設計思想
8��3��2目標函數靈敏度附加項的産生
8��3��3約束函數靈敏度附加項的産生
8��3��4建立可靠性穩健優化設計模型
8��4基於獨立公理的可靠性穩健優化設計模型實現方法
8��4��1獨立公理
8��4��2基於獨立公理的非耦閤設計方法
8��4��3增廣乘子求解法
8��4��4工程案例及應用
8��5基於灰色係統理論的可靠性穩健設計模型實現方法
8��5��1基於灰色係統理論的權係數評估法
8��5��2內燃機氣門彈簧可靠性穩健優化設計
8��6本章結論
參考文獻

前言/序言

　　隨著現代科學技術的飛速發展，機械裝備正嚮著大型化、復雜化發展，保證其安全、可靠地工作對於國民經濟發展以及國傢安全具有重要意義。然而，機械裝備運行狀況復雜、工作環境惡劣，使得其正常工作的可靠性與穩定性受到瞭嚴峻挑戰，因而，適用於機械裝備的安全評估技術與可靠性技術已成為相關領域研究的熱點與重點。由於機械裝備自身結構復雜、受外界乾擾較多，使得在對其進行研究過程中不得不考慮諸多不確定性因素，這些不確定性因素既包含外部乾擾的不確定性，又包含係統內參數的不確定性。同時，對機械裝備方案進行安全評估中所考慮的不確定性因素與對係統、結構進行可靠性設計時所考慮的不確定性因素各不相同，所以在機械裝備的設計中，需要綜閤考慮其中存在的多重不確定性因素。機械裝備的安全評估與可靠性設計是一個極其復雜的問題，是一個包括數學、力學、物理學、材料學和機械工程等多學科交叉的研究領域。鑒於此，本書著重解決瞭不確定性參數下機械裝備的安全評估技術與可靠性設計理論方法的關鍵問題。本書的研究工作得到瞭國傢自然科學基金“抑製起重機載荷擺振最優時滯濾波理論研究”和山東建築大學博士基金“隨機參數高速曳引電梯提升係統振動耦閤機理研究”資助。
　　本書采用理論分析、過程推導、實例驗證相結閤的方法，對機械裝備中方案安全評估問題、係統可靠性問題以及結構可靠性穩健優化設計問題進行瞭研究，主要內容包括以下四個方麵：
　　1)針對現有信息公理評價方法在如何獲得更符閤實際的信息量和信息公理應用範圍擴展等方麵存在的局限性，提齣瞭一種基於模糊理論和信息公理的模糊信息公理方案優選方法，並利用灰色聚類把定性指標進行瞭白化處理，剋服瞭公理設計不能評價定性指標的缺點，采用信息公理進行方案評價避免瞭一般評價法中權重對評價結果的影響。
　　2)建立瞭模糊多態貝葉斯網絡模型，著重解決瞭係統可靠性分析過程中信息的模糊性、多態性和動態性問題，針對不同機械裝備係統各自特點，提齣瞭三種係統可靠性分析方法，並通過與當前較為成熟的其他方法相比較，驗證瞭書中所提方法的有效性。
　　3)根據機械係統振動穩定性準則，考慮係統自身參數和激振載荷的不確定性及激振頻率的變化，構建係統共振失效極限狀態函數。基於攝動理論及靈敏度理論研究激振頻率變化過程中機械裝備係統的共振可靠性參數靈敏度，找齣影響係統共振可靠性敏感性比較大的結構參數。
　　4)通過對目標函數和約束條件進行靈敏度分析，生成目標函數和約束函數的靈敏度附加項，提齣瞭兩種基於靈敏度附加目標函數的可靠性穩健優化設計模型。基於獨立公理，使用正交試驗和方差分析技術確定設計變量對各個設計目標的影響程度，將設計參數按無耦閤或準耦閤設計形式分組，把多目標優化問題單目標化，避免多個設計目標之間的反復權衡。同時，針對不同評價者對目標獲取信息的局限性，基於灰色係統理論把評價者對目標的評估分配在一定範圍內，給齣瞭計算各目標函數權重係數的專傢評估方法。
　　目錄····參數不確定性評估與可靠性設計方法研究內容是在查詢、總結現有相關領域研究成果的基礎上進行的，對當前相關領域研究中所存在的問題進行瞭探索與嘗試，然而，由於所研究的內容涉及多學科交叉，且當前物理實驗數據較少，因此，相關理論成果還有待於進一步實驗驗證。作者希望能夠通過本書為研究機械裝備安全評估技術與可靠性分析技術的相關學者，提供一種可以藉鑒的思維方式。本書從工程實用角度齣發，係統地闡述瞭不確定性參數下機械裝備的安全評估技術與可靠性設計理論及相關作者最新的研究成果，是主要作者張瑞軍教授近10年來在機械産品可靠性設計分析領域中科研成果的總結，同時也包含瞭張教授指導的碩士研究生邱繼偉、張路路、司鑫鑫等所做的相關研究工作。
　　全書共分為8章，其中第1、2、4、7章由張瑞軍撰寫，第3、8章由邱繼偉撰寫，第5、6章由張路路撰寫，全書由張瑞軍統稿，北京航空航天大學博士邱繼偉為本書提供瞭部分素材，並對部分內容做瞭校核，研究生王琛為本書做瞭大量的圖形繪製、整理工作。此外，感謝山東建築大學機電工程學院相關領導、同事的支持與鼓勵。本書在撰寫過程中藉鑒瞭大量國內外參考文獻，參考瞭相關領域學者的研究內容，在此對各位作者、學者錶示感謝。
　　盡管作者慎之又慎，但限於作者能力與水平，書中難免存在不當之處，懇請讀者批評指正。
　　作者2016年2月