可靠性分析 — CAE术语解说
可靠性分析
CAE中的概率论设计评估
可靠性分析是考虑材料强度分散的设计方法吗?
正是。当设计变量(材料强度、荷载、尺寸)不是确定值,而是具有概率分布时,定量评估产品破损概率(破坏概率Pf)的就是可靠性分析。安全系数设计中看不到的「有多少余量」可以用概率来表示。在航空航天和汽车结构设计中逐渐普及。
有哪些分析手法呢?
蒙特卡罗法(MCM)是对输入变量进行随机抽样,运行多次FEA计算,从满足破坏条件的样本比例推算破坏概率。一阶可靠性方法(FORM)是用一次近似来高效计算破坏概率的手法,相比MCM需要的计算次数更少。商用工具包括optiSLang、Dakota、DesignXplorer等。
不确定性传递与设计优化
每次FEA运行蒙特卡罗计算不会耗时太多吗?
确实会,所以实务中我们先用RBF或Kriging建立代理模型,再用于概率分析。用数百次FEA构建代理后,就可以进行无成本的数万到百万次抽样。这种「基于代理模型的可靠性分析」是CAE设计的最前沿。
可靠性基础设计优化(RBDO)是什么?
Reliability-Based Design Optimization,是在概率破坏约束(破坏概率不超过X%)下进行最小化重量或最小化成本的优化手法。相比决定论优化,设计的余量可以更合理地利用,飞机主翼结构设计等领域的研究和应用正在推进。
关联术语
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与实务者一起思考CAE的未来
Project NovaSolver致力于面对可靠性分析实务课题的本质,打造支撑工程现场的工具,进行研究开发。
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