机械工程学报

作者：郝鹏, 杨浩, 陈发鑫, 曾耀祥, 王明杰, 王博

单位：1. 大连理工大学工程力学系 大连 116024;2 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室 大连 116024;3. 北京宇航系统工程研究所 北京 100076

关键词：安全系数,可靠度优化,航天结构,区间估计；

基金：国家自然科学基金(U2341233)和国家重点研发计划(2023YFB3306700)资助项目。

受制造加工以及服役环境影响，结构强度和所受载荷均存在较强不确定性。为保证结构安全，工程中常采用安全系数来抵御多源不确定性的影响。然而，现有安全系数设计方法大多基于工程经验或者简化理论模型，难以准确量化结构失效风险，致使结构设计过度冗余。因此，提出了一种面向载荷和强度不确定性的结构安全系数精细化设计方法，通过建立基于一阶可靠性方法的全局可靠度优化框架近似构建了失效概率与安全系数的区间映射关系。进一步，提出了基于单变量降维法的安全系数修正策略并通过构建关心域精细化Kriging模型，实现安全系数区间的高效、精准估计，有效平衡了结构轻量化与高可靠性的矛盾。数学算例和典型航天加筋筒壳算例验证了本方法的有效性和工程适用性。

来源：2024年第13期

《机械工程学报》期刊编辑部

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