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机械强度

机械强度 机械强度
  • ISSN:1001-9669
  • CN:41-1134/TH
  • 主管单位：中国机械工业联合会
  • 主办单位：中国机械总院集团郑州机
  •      械研究所有限公司;
  •      中国机械工程学会
  • 出版周期：月刊
  • 电话：0371-67710821
  • 地址：郑州市科学大道149号
  • E-mail：jxqd1975@foxmail.com
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Volume 48 期 3，2026 2026年第48卷第3期

  • ·优化·可靠性·

    刘瀚儒, 智鹏鹏, 何瑞恒, 张均富, 赵亚东

    DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.03.001
    摘要：目的针对复杂机械结构可靠性优化设计中性能函数表征困难、计算效率低的问题，建立一种基于改进人工蜂群（Improved Artificial Bee Colony, IABC）算法与并行加点Kriging模型的自适应优化设计框架。方法首先，利用Kriging模型构建了设计变量与性能函数的映射关系；其次，提出一种结合自适应学习函数H与函数B的并行加点策略，通过动态更新样本库提升了代理模型的拟合精度；然后，改进了人工蜂群算法的步长调整与蜜源追踪机制，提高了全局搜索的效率与精度；最后，将改进算法与国际结构安全性联合委员会组合法（Joint Committee on Structural Safety Combined Method, JC）结合进行了可靠度约束下的综合优化求解。结果算例分析表明，所提方法在保证优化精度的前提下，显著减少了性能函数的调用次数，提高了可靠性优化设计的效率，为复杂结构的稳健设计提供了有效的计算手段。  
    关键词：Kriging模型;可靠性优化设计;人工蜂群算法;学习函数;并行加点策略   
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    更新时间：2026-03-16

    魏鑫, 唐家银, 宋庆彪, 李文雪

    DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.03.002
    摘要：目的工程技术领域中的系统退化受用户操作、制造工艺、工作环境等多种因素影响，系统初始状态和退化速率之间通常存在相关性（Correlation between the Initial State and the Degradation Rate, CISDR）和动态协变量在退化模型中是需要考虑的关键因素，但同时考虑以上两类随机性的文献鲜见。针对上述问题，基于Gamma退化过程建立了考虑动态协变量及系统初始退化状态与退化率相关的可靠性模型来进行研究、分析。方法首先，建立剩余寿命预测模型，基于对系统运行过程中的状态监测数据的统计分析，推断出产品的剩余寿命分布；其次，针对系统退化周期内操作、运行环境的差异，使用奥恩斯坦-乌伦贝克（Ornstein-Uhlenbeck, OU）过程刻画了动态协变量变化，建立了考虑动态协变量的Gamma退化模型；再次，通过指数效应模型建立动态协变量与退化率之间的关联；最后，使用二元正态分布建立系统初始退化状态与退化率相关性模型，推导得到了系统可靠度函数与剩余寿命的概率密度。结果结果表明，仿真算例和应用实例验证了所建立的模型能够显著提高剩余寿命预测的准确性，同时考虑两种随机效应后的剩余寿命预测更加客观。  
    关键词：随机初始状态;动态协变量;OU过程;剩余寿命预测;Gamma过程   
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    更新时间：2026-03-16

    李文雪, 唐家银, 宋庆彪

    DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.03.003
    摘要：目的针对齿轮传动等复杂系统受外部随机冲击后存在性能退化自恢复能力，现有模型难以精准评估其可靠性的问题，从竞争失效角度出发，构建柔性可靠性评估模型，实现该类系统的精准可靠性分析。方法首先，采用非线性变速率Wiener过程表征性能退化，兼顾随机因素与个体差异性，为动态退化特性刻画提供基础。其次，协同Poisson过程描述随机冲击，明确致命与非致命冲击的影响机制。然后，运用自恢复函数描述退化损伤完全或部分恢复过程，构建柔性竞争失效可靠性模型。最后，基于拟牛顿迭代算法与三次样条插值，提出多阶段参数估计方法，保障模型参数求解精度。结果算例验证表明，系统运行约1 100 h后，忽略自恢复效应会低估可靠度水平；所建模型与仿真结果的可靠度差值不超过0.015 7，且适用于线性/恒定退化速率系统及经典无自恢复系统，为齿轮传动等自恢复型系统的可靠性评估提供参考。  
    关键词：非线性Wiener过程;自恢复;随机冲击;竞争失效;柔性模型   
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    更新时间：2026-03-16

    刘岑, 杨帆, 吴森林, 林晖, 洪凯, 刘小宁

    DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.03.004
    摘要：目的针对钢制球罐在静强度与载荷分布参数呈现区间值特征时的设计难题，建立了一套基于概率与非概率理论相结合的球罐静强度可靠性设计准则。方法首先，引入集合理论，建立了强度分布参数为区间值时的可靠性指标模型；其次，系统分析了极高要求及一般要求下的液压试验、气压试验、气-液组合试验及正常运行等不同工况；最后，依据中径公式推导了屈服强度与爆破强度的可靠性指标、应力限制系数及安全系数。结果确定了在各试验与运行工况下满足可靠性要求的屈服及爆破强度系数取值范围，并给出了相应的工况系数。研究成果为球罐静强度设计提供了定量的可靠性参考方案，提高了设计的安全性与合理性。  
    关键词：球罐;静强度;可靠度;安全系数;工况系数;试验应力限制系数   
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    更新时间：2026-03-16
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