柔性机构动态可靠性分析：基于随机过程

动态应力是造成柔性机构强度破坏的主要原因。由于柔性机构的变形运动与刚体运动耦合,动态应力的响应随构件激振幅度加大,动态应力的不确定性和随机性增大。有些情况下,在构件破坏以前,因为动态应力过大而导致的塑性变形已经使柔性机构丧失了设计功能。因此,柔性机构动态可靠性要求在运动时域内任意时刻的动态强度应该小于材料的弹性极限强度,极限状态函数为

gσ(t)=σ_e-σ_sk(t) (3-45)

式中 σ_sk(t)——第k个构件在t时刻的动态应力;

σ_e——材料的弹性极限强度。

在柔性机构运动时域T内,柔性机构的动态强度可靠度可以描述为:柔性机构系统各个构件在运动时域内没有塑性变形的概率,即

R(t)=P{g_σ(t)＞0},t∈T (3-46)(www.xing528.com)

通常情况下,将动态应力较大易发生强度失效的构件作为考察对象,其最大动态应力作为动态强度可靠性分析的参数,即需要考察构件在运动时域内任意时刻的最大动态应力均应在允许值范围内。则柔性机构动态强度可靠性功能函数可以表达为

g_σm=σ_e-σ_max (3-47)

式中 σ_max——需考察构件在运动时域内的最大动态应力。柔性机构动态强度可靠度定义为运动时域内柔性构件最大动态应力在允许值范围内的概率,即

R(t)=P{g_σm＞0} (3-48)

在柔性机构运动时域内,由于随机因素的影响,最大动态应力出现的时刻以及出现的位置是不确定的。将最大动态应力的随机过程考虑为随机过程,根据首次超越原理建立柔性机构动态强度可靠性模型。得到运动时域内最大动态应力的分布特性,按照式(3-48)即可求出动态刚度可靠度。