合肥工业大学;西安近代化学研究所孟增获国家专利权
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龙图腾网获悉合肥工业大学;西安近代化学研究所申请的专利一种功能梯度材料圆柱体的时变可靠性分析方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119004835B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411156079.7,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种功能梯度材料圆柱体的时变可靠性分析方法及系统是由孟增;吴善汇;高永新;胡宏伟;任新联设计研发完成,并于2024-08-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种功能梯度材料圆柱体的时变可靠性分析方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及时变可靠性技术领域,特别是涉及一种功能梯度材料圆柱体的时变可靠性分析方法及系统,方法包括:定义功能梯度材料圆柱体的随机变量、随机过程、时间域;对所述随机过程和时间域进行离散化,获取若干时间节点、以及每个时间节点的瞬时功能函数和独立随机变量;基于单变量降维法对所述瞬时功能函数进行降维处理,并计算所述瞬时功能函数的统计矩;基于所述统计矩计算瞬时功能函数的概率密度函数,进而计算瞬时失效概率;联立所有时间节点的瞬时失效概率,获取失效概率曲线,完成所述功能梯度材料圆柱体的时变可靠性分析。本发明结合随机过程离散化和单变量降维法计算失效概率,具有高效性和准确性。
本发明授权一种功能梯度材料圆柱体的时变可靠性分析方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种功能梯度材料圆柱体的时变可靠性分析方法,其特征在于,包括: 定义功能梯度材料圆柱体的随机变量、随机过程、时间域,其中,所述随机变量为所述功能梯度材料圆柱体的材料参数,所述随机过程为所述功能梯度材料圆柱体上随时间变化的载荷,所述时间域为预设时间区间; 对所述随机过程和时间域进行离散化,获取若干时间节点、以及每个时间节点的瞬时功能函数和独立随机变量; 基于单变量降维法对所述瞬时功能函数进行降维处理,并计算所述瞬时功能函数的统计矩; 基于所述统计矩计算瞬时功能函数的概率密度函数,进而计算瞬时失效概率; 联立所有时间节点的瞬时失效概率,获取失效概率曲线,完成所述功能梯度材料圆柱体的时变可靠性分析; 所述材料参数为: E=E1V1+E2V2 ν=ν1V1+ν2V2 ρ=ρ1V1+ρ2V2 式中,E,ν,ρ,V分别为杨氏模量,泊松比,密度,体积分数,下标1和2分别表示两种材料; 所述随机过程为: 其中,p是显性特征值的个数且小于Nt,λh和Φh分别是协方差矩阵的第h个特征值和特征向量,第k,l个元素为σytkσytlσytk,tl,ρYt是由[σYtσYt1σYt,t1,...,σYtσYtnσYt,tn]T计算的时变协方差向量,Zh是第h个独立标准正态随机变量; 对所述随机过程和时间域进行离散化,获取若干时间节点、以及每个时间节点的瞬时功能函数和独立随机变量,包括: 在时间区间[t0,te]内均匀选择Nt个时间瞬间进行离散化,根据离散化得到的随机过程,将功能梯度材料圆柱体动力学计算函数gx,Yt,t转变为g={gx,Z,t,tk∈[t0,te],k=1,...,Nt},其中,tk处的瞬时功能函数,即gx,Z,t,与其他时刻的功能函数相关; 功能梯度材料圆柱体动力学响应,即功能函数,基于对动态控制方程求解得到计算,动态控制方程的求解使用微分正交法和Newmark法,动态方程表示为: 其中,σ、ρ和u分别是应力、密度和位移,应变与位移的关系表示为: 其中,ε为应变,物理方程可以表示为: 将物理方程和应变位移关系式代入控制方程,得: 初始边界条件表示为: 将基于应力的功能函数定义为: 其中,r表示柱坐标系中的半径轴,任意坐标处的位移u由微分正交法和Newmark法求出; 基于单变量降维法对所述瞬时功能函数进行降维处理后,获取若干一维积分,通过求解若干一维积分的和获取降维后的瞬时功能函数,所述降维后的瞬时功能函数为: 其中,gX是降维后的瞬时功能函数,μ是随机变量的均值,gμ1,...,xi,...μn表示关于随机变量xi的单变量函数,n表示随机变量的个数; 计算所述瞬时功能函数的统计矩的方法为: 其中,l表示统计矩的阶数,表示排列组合计算,E[·]表示对·求矩; 基于所述统计矩计算瞬时功能函数的概率密度函数的方法为: 其中,maxH[gX]为瞬时功能函数的最大熵,p[gX]为瞬时功能函数的概率密度函数,μj为第j阶统计矩,m为所取统计矩的最高阶数; 计算所述瞬时失效概率的方法为: 其中,Pf为瞬时失效概率,Z为独立随机变量。
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