纤维缠绕复合材料压力容器渐进损伤分析 被引量：23

1

作者 王晓宏 张博明 +1 位作者 刘长喜 杜善义 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期446-452,共7页

利用大型有限元软件ANSYS的参数化设计语言(APDL)建立了纤维缠绕复合材料压力容器的有限元模型,该模型真实地反应了复合材料压力容器封头处纤维缠绕层的厚度以及纤维缠绕角度沿子午线不断变化的情况,即充分体现该压力容器结构的真实性... 利用大型有限元软件ANSYS的参数化设计语言(APDL)建立了纤维缠绕复合材料压力容器的有限元模型,该模型真实地反应了复合材料压力容器封头处纤维缠绕层的厚度以及纤维缠绕角度沿子午线不断变化的情况,即充分体现该压力容器结构的真实性。针对建立的有限元模型,对复合材料压力容器在一定内压下的应变进行了分析,将分析的结果与试验结果比较,验证该模型的准确性。在此基础上进行了复合材料压力容器的渐进损伤分析,获得了复合材料压力容器在外载荷逐渐增加的情况下,复合材料缠绕层逐层失效破坏的详细信息,为复合材料压力容器的设计提供一定的依据。 展开更多

关键词 复合材料压力容器 有限元建模 参数化设计语言APDL 渐进损伤

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国内外空间复合材料压力容器研究进展及发展趋势分析(一) 被引量：30

2

作者 于斌 刘志栋 +4 位作者 靳庆臣 程彬 陈威 石晓强 李兴利 《压力容器》 2012年第3期30-42,共13页

综述了国外空间系统复合材料压力容器技术的研究进展,总结了国内复合材料压力容器研究的成果,并结合国外发展情况对我国空间COPV的发展趋势进行了分析。

关键词 复合材料压力容器 研究进展 发展趋势 空间系统

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复合材料压力容器无损检测研究现状 被引量：11

3

作者 赫晓东 赵俊青 +1 位作者 王荣国 刘文博 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期78-82,共5页

随着复合材料压力容器的研究及其在航空航天等领域的广泛应用,检测复合材料压力容器内部缺陷、损伤的无损检测技术也得到迅速的发展.总结了用于复合材料压力容器无损检测的超声波技术、声发射技术、声-超声技术、涡流检测技术、计算机... 随着复合材料压力容器的研究及其在航空航天等领域的广泛应用,检测复合材料压力容器内部缺陷、损伤的无损检测技术也得到迅速的发展.总结了用于复合材料压力容器无损检测的超声波技术、声发射技术、声-超声技术、涡流检测技术、计算机断层扫描技术、红外热波、数字散斑等主要无损检测方法,对上述方法的原理、特点、适用范围及其在复合材料压力容器无损检测中的检测特征作了简要评述;并对复合材料压力容器无损检测研究进行了展望. 展开更多

关键词 复合材料压力容器 无损检测方法 超声波 声发射 数字散斑

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纤维缠绕复合材料压力容器健康监测研究进展 被引量：14

4

作者 赵海涛 张博明 +2 位作者 武湛君 王殿富 戴福洪 《压力容器》 北大核心 2007年第3期48-53,61,共7页

阐述了纤维缠绕复合材料压力容器健康监测传感器的特点和原理,对纤维缠绕复合材料结构健康监测工作中的固化过程监测、服役环境监测、内压和结构应变监测、损伤监测、爆破压力监测、泄漏监测进行了介绍和比较。最后,对纤维缠绕复合材料... 阐述了纤维缠绕复合材料压力容器健康监测传感器的特点和原理,对纤维缠绕复合材料结构健康监测工作中的固化过程监测、服役环境监测、内压和结构应变监测、损伤监测、爆破压力监测、泄漏监测进行了介绍和比较。最后,对纤维缠绕复合材料结构健康监测工作进行了展望,并提出了几点建议。 展开更多

关键词 复合材料压力容器 光纤光栅传感器 智能夹层 SOFO传感器 健康监测

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国内外空间复合材料压力容器研究进展及发展趋势分析(二) 被引量：10

5

作者 于斌 刘志栋 +4 位作者 靳庆臣 程彬 陈威 石晓强 李兴利 《压力容器》 2012年第4期30-41,共12页

综述了国外空间系统复合材料压力容器技术的研究进展,总结了国内复合材料压力容器研究的成果,并结合国外发展情况对我国空间COPV的发展趋势进行了分析。

关键词 复合材料压力容器 研究进展 发展趋势 空间系统

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国产T700S碳纤维增强复合材料压力容器的成型工艺 被引量：6

6

作者 孟祥武 郑志才 +6 位作者 孙士祥 陈艳 王强 王尚 常燕 安运成 肖亚超 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期62-68,共7页

分别采用扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪对国产T700S碳纤维表面形貌及表面涂层进行了表征,通过NOL环实验对两种树脂体系进行优选,找到了一种与国产T700S碳纤维匹配性较好的树脂体系,然后设计正交试验,对影响?150 mm复合材料压力... 分别采用扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪对国产T700S碳纤维表面形貌及表面涂层进行了表征,通过NOL环实验对两种树脂体系进行优选,找到了一种与国产T700S碳纤维匹配性较好的树脂体系,然后设计正交试验,对影响?150 mm复合材料压力容器成型的因素设置了不同的水平,通过正交试验比较,最终确定缠绕张力为40~50 N﹑封头补强方式为碳布补强环补强﹑胶槽温度55~60℃、刮胶板和滚胶筒间隙0.15~0.20 mm、缠绕后处理方式为玻璃布带环向/螺旋向各缠绕1层时,制作的复合材料压力容器特性指数最高(37.5 km),可作为国产T700S碳纤维进一步工程化应用的参考。 展开更多

关键词 国产T700S碳纤维 复合材料压力容器 成型工艺 容器特性指数

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纤维缠绕复合材料压力容器的多尺度分析与性能预测 被引量：3

7

作者 刘长喜 姜旭 +4 位作者 王佳杰 王云龙 王晓宏 毕凤阳 周威 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期115-122,共8页

纤维缠绕复合材料压力容器由纤维、基体和界面组成,其宏观性能会随着组成材料微观性能的变化而变化,为了更加科学准确地对复合材料压力容器性能进行预测,有必要建立多尺度性能预测与分析方法,将ANSYS微观分析与ABAQUS宏观分析相结合,以... 纤维缠绕复合材料压力容器由纤维、基体和界面组成,其宏观性能会随着组成材料微观性能的变化而变化,为了更加科学准确地对复合材料压力容器性能进行预测,有必要建立多尺度性能预测与分析方法,将ANSYS微观分析与ABAQUS宏观分析相结合,以此指导设计,提高其性能。此外,通过微观脱黏试验、树脂和碳纤维的拉伸试验获得复合材料微观力学参数,通过材料体系XSYT55G成形的缠绕层压板样品进行拉伸和剪切强度试验获得复合材料的宏观力学参数。采用提取的代表体积元素(RVE)进行微观失效分析,并引入渐进均匀化理论,实现微观到宏观的分析过度,同时将该分析方法应用到纤维缠绕复合材料的压力容器算例分析中。分析结果表明:RVE模型进行拉伸失效分析,Weibull模量(m)值越小,失效单元数越多,模型承载力越低;对不同纤维强度Weibull分布进行分析,m值越大,宏观模型模量峰值越晚出现,变化越剧烈;纤维强度离散性m值对爆破压力和失效过程有重要影响,随着m值增大,压力容器失效越晚,载荷变化越剧烈,爆破压力也随之增大。 展开更多

关键词 多尺度分析 性能预测 复合材料压力容器 渐进失效 爆破压力 数值分析

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复合材料缠绕压力容器冲击损伤分析 被引量：8

8

作者 任明法 杨留鑫 孙冬生 《压力容器》 2012年第10期29-35,共7页

基于复合材料经典层合板理论和冲击动力学理论,采用Chang-Chang损伤准则对受低速冲击后的复合材料缠绕层进行损伤判定,并进行相应的刚度折减,分析复合材料纤维缠绕压力容器在冲击载荷作用下的动态响应和损伤状况。结合动力松弛法分析冲... 基于复合材料经典层合板理论和冲击动力学理论,采用Chang-Chang损伤准则对受低速冲击后的复合材料缠绕层进行损伤判定,并进行相应的刚度折减,分析复合材料纤维缠绕压力容器在冲击载荷作用下的动态响应和损伤状况。结合动力松弛法分析冲击能量对不同工作压力下复合材料缠绕压力容器抗冲击性能的影响,并对压力容器不同部位的抗冲击敏感性进行了相应研究,预测出压力容器的缠绕层损伤特征和最不利的冲击位置。 展开更多

关键词 复合材料缠绕压力容器 缠绕层 损伤 抗冲击性能 动力松弛法

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卫星用复合材料压力容器力学特性研究 被引量：2

9

作者 于斌 张海 +1 位作者 赵积鹏 顾森东 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期264-270,共7页

为了研究航天复合材料压力容器内衬与复合材料双层壳体的力学特性,通过优化复合材料网格理论算法,针对钛合金内衬(TC4)/碳纤维(T1000GB)缠绕柱形复合材料压力容器进行了应力应变特性分析。以纤维预紧应力为自变量,研究其对内衬/纤维双... 为了研究航天复合材料压力容器内衬与复合材料双层壳体的力学特性,通过优化复合材料网格理论算法,针对钛合金内衬(TC4)/碳纤维(T1000GB)缠绕柱形复合材料压力容器进行了应力应变特性分析。以纤维预紧应力为自变量,研究其对内衬/纤维双层壳体在预紧压力、工作压力、验证压力和爆破压力下应力的影响,提出了优化设计的解析解法,指出内衬与复合层力学特性对容器性能的影响机理,为结构设计和同类产品设计提供了计算方法和理论指导。 展开更多

关键词 复合材料压力容器 网格理论 弹性内衬 预紧应力 力学特性

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复合材料压力容器充气温度效应分析

10

作者 张伟 王鹏飞 +1 位作者 王浩 邢会霞 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期40-42,共3页

通过对复合材料压力容器进行24小时气密性检验,测试得到压力容器充压后温度稳定时间和压力稳定时间,分析压力容器充压压力和温度之间的关系。拟合实验结果得到的压力-时间方程和温度-时间方程可以用来预测不同充气压力下的温度效应。

关键词 复合材料压力容器 充气 压力稳定时间 温度稳定时间

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受内压复合材料压力容器最佳预紧力有限元分析 被引量：3

11

作者 董文武 王鹏飞 +1 位作者 李杨 何克彬 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期33-36,共4页

本文利用大型通用有限元分析软件ANSYS对受内压作用的碳纤维缠绕压力容器进行应力数值分析。结果表明,对压力容器施加预紧压力后,会使复合压力容器的内衬在工作压力下的应力显著降低,且应力分布趋于均匀,碳纤维材料的利用率得到提高,有... 本文利用大型通用有限元分析软件ANSYS对受内压作用的碳纤维缠绕压力容器进行应力数值分析。结果表明,对压力容器施加预紧压力后,会使复合压力容器的内衬在工作压力下的应力显著降低,且应力分布趋于均匀,碳纤维材料的利用率得到提高,有效提高了复合材料压力容器的疲劳寿命。 展开更多

关键词 复合材料压力容器 预紧压力 ANSYS

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纤维缠绕复合材料压力容器CAD/CAE/CAM一体化研究 被引量：9

12

作者 佟丽莉 林再文 侯涤洋 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 2004年第1期33-37,共5页

本文用APDL参数设计语言编制的程序可同时进行压力容器缠绕过程的动态仿真模拟及应力分析 ,可将实际缠绕参数直接用于应力分析 ,分析后得到的仿真数据可直接用于数控缠绕机进行生产 ,实现了纤维缠绕复合材料压力容器CAD/CAE/CAM一体化... 本文用APDL参数设计语言编制的程序可同时进行压力容器缠绕过程的动态仿真模拟及应力分析 ,可将实际缠绕参数直接用于应力分析 ,分析后得到的仿真数据可直接用于数控缠绕机进行生产 ,实现了纤维缠绕复合材料压力容器CAD/CAE/CAM一体化。本文用微分几何理论推导出纤维缠绕复合材料压力容器的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头运动方程。在应力分析过程中考虑了几何非线性和物理非线性。采用叠层的增量本构关系 ,以分段线性表示单层非线性应力 应变曲线 ,对损伤后引起的刚度降低进行了实验研究 ,实验特别研究了面内剪切破坏和层间剪切破坏对纵向弯曲刚度的影响。结果表明纤维缠绕复合材料压力容器损伤后 ,弯曲刚度的降低是影响轴向变形的重要因素。 展开更多

关键词 纤维缠绕复合材料压力容器 CAD/CAE/CAM一体化 微分几何理论 非测地线缠绕轨迹 包角方程 绕丝头运动方程 分段线性 动态仿真模拟

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复合材料压力容器在航天领域的应用研究 被引量：16

13

作者 冯雪 沈俊 +1 位作者 田桂 晏飞 《火箭推进》 CAS 2014年第4期35-42,共8页

综述了复合材料压力容器在航天领域的最新应用进展,列举了国外空间系统应用的几个典型实例,从金属内衬、纤维材料及树脂基体方面给出了比较重要的技术信息。论述了低温复合材料压力容器的研发与应用趋势,金属内衬和缠绕纤维在低温环境... 综述了复合材料压力容器在航天领域的最新应用进展,列举了国外空间系统应用的几个典型实例,从金属内衬、纤维材料及树脂基体方面给出了比较重要的技术信息。论述了低温复合材料压力容器的研发与应用趋势,金属内衬和缠绕纤维在低温环境下的性能表现优异及低温环境下树脂基体的选择。探讨了复合材料压力容器无损检测方法的研究现状及展望。未来复合材料压力容器无损检测技术将向着高效实时、精确定位、定量分析及由局部缺陷检测向整体缺陷检测的方向发展。 展开更多

关键词 复合材料压力容器 应用研究 树脂基体选择 无损检测

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航天无内衬复合材料压力容器结构设计与制备

14

作者 章轩 王宇飞 +2 位作者 王昊 袁杏 叶周军 《宇航材料工艺》 2025年第4期1-10,共10页

随着航天领域竞争愈发激烈,国内外加大了压力容器“皇冠上的明珠”无内衬纤维缠绕复合材料压力容器(Ⅴ型COPV)的开发力度,无内衬结构意味着必须实现复合材料层密封屏蔽/结构承载功能一体化设计,在材料性能和结构设计方面面临巨大挑战。... 随着航天领域竞争愈发激烈,国内外加大了压力容器“皇冠上的明珠”无内衬纤维缠绕复合材料压力容器(Ⅴ型COPV)的开发力度,无内衬结构意味着必须实现复合材料层密封屏蔽/结构承载功能一体化设计,在材料性能和结构设计方面面临巨大挑战。本文针对结构设计进行系统性的梳理,综述了Ⅴ型COPV结构设计的研究进展,主要从功能阻隔层、形貌、接口设计及不同分析优化方法进行了阐述,介绍了基于模块化设计理念的新型V型COPV构型,并对未来航天用Ⅴ型COPV结构设计方面的发展进行了展望。 展开更多

关键词 无内衬 复合材料压力容器 结构设计 优化方法 模块化设计

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纤维缠绕复合材料环形容器设计优化(英文)

15

作者 祖磊 Sotiris Koussios Adriaan Beukers 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期413-419,433,共8页

纤维缠绕环形容器可充分利用空间,节省结构质量和消除系统质心漂移,目前在很多工业领域中发挥着日益重要的作用。本文基于复合材料层合理论和测地线缠绕原理,提出了纤维缠绕环形压力容器的线型优化设计方法。应用微分几何,导出了圆环面... 纤维缠绕环形容器可充分利用空间,节省结构质量和消除系统质心漂移,目前在很多工业领域中发挥着日益重要的作用。本文基于复合材料层合理论和测地线缠绕原理,提出了纤维缠绕环形压力容器的线型优化设计方法。应用微分几何,导出了圆环面上测地缠绕轨迹和纤维不架空判据。以初始缠绕角和缠绕层厚度为变量,对结构重量进行最小化设计,得到了对应于不同管径比的优化缠绕线型。对优化线型进行了计算机缠绕仿真,并给出了缠绕铺层的各向正轴应力分布。结果表明,优化设计的缠绕线型模式精确可靠,满足纤维缠绕的基本要求。纤维缠绕角度大小更趋于合理,从而能充分发挥缠绕结构的力学性能,减经系统重量,使优化得到的环形容器结构性能比传统测地线缠绕环形容器有很大提高。本文的设计计算方法可直接用于复合材料环形气瓶的初步设计。 展开更多

关键词 复合材料压力容器 纤维缠绕 圆环面 测地线 经典层合板理论

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ASME规范中材料应力应变的数值化表征方法研究 被引量：2

16

作者 魏江鹏 钱才富 +2 位作者 陈朝晖 朱国栋 寿比南 《化工设备与管道》 CAS 2016年第3期1-5,共5页

介绍了ASME VIII-2中MPC模型对材料性能的数值表征方法,采用我国材料Q345R对MPC模型中第一组数据计算结果进行验证,发现MPC模型的计算结果与我国材料Q345R试验曲线的趋势虽然基本吻合,但在高温拉伸的情况下,计算结果和试验结果之间存在... 介绍了ASME VIII-2中MPC模型对材料性能的数值表征方法,采用我国材料Q345R对MPC模型中第一组数据计算结果进行验证,发现MPC模型的计算结果与我国材料Q345R试验曲线的趋势虽然基本吻合,但在高温拉伸的情况下,计算结果和试验结果之间存在一定误差,因此,应针对我国材料特性研究建立符合我国标准的材料本构关系的表征方法。 展开更多

关键词 拉伸曲线 数值化表征 压力容器材料

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一种卫星推进分系统复合材料氦气瓶的结构设计方法 被引量：5

17

作者 于斌 刘志栋 +1 位作者 靳庆臣 程彬 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期680-686,共7页

为了提高航天复合材料压力容器的性能因子,根据复合材料压力容器网络理论方法提出了"参数对应关系"结构设计方法,对一种卫星推进分系统复合材料氦气瓶进行了结构设计,确定了纤维复合层承载压力,得到了不同内衬壁厚情况下气瓶... 为了提高航天复合材料压力容器的性能因子,根据复合材料压力容器网络理论方法提出了"参数对应关系"结构设计方法,对一种卫星推进分系统复合材料氦气瓶进行了结构设计,确定了纤维复合层承载压力,得到了不同内衬壁厚情况下气瓶纤维预紧应力与内衬压缩应力、内衬工作应力、纤维工作应力的对应关系,获得了内衬最小壁厚和纤维预紧应力区间等参数,用有限元法对气瓶结构设计进行静力学分析校核,所设计气瓶完成了全部的鉴定试验,气瓶性能因子37km,爆破压力70MPa,纤维预紧应力区间为[120MPa,270MPa]。设计和验证结果表明:基于网络理论的"参数对应关系"结构设计方法可用于弹性工作金属内衬复合气瓶的研制,内衬最小壁厚的精确求解对提高复合材料气瓶性能因子是有效的。 展开更多

关键词 推进系统 复合材料压力容器 研制 结构设计

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航天复合材料自动化成型技术研究现状 被引量：3

18

作者 张建宝 王俊锋 +3 位作者 孙宏杰 董波 梅立 郝卫 《航空制造技术》 北大核心 2012年第23期67-69,共3页

先进复合材料因其性能优异,在航空航天、舰船、交通运输、建筑、体育运动以及能源等行业领域得到广泛应用.因复合材料构件的结构形式、服役载荷和使用环境复杂,微小的缺陷经跨层次的蔓延生长可导致构件的失效,故其安全性和可靠性是其应... 先进复合材料因其性能优异,在航空航天、舰船、交通运输、建筑、体育运动以及能源等行业领域得到广泛应用.因复合材料构件的结构形式、服役载荷和使用环境复杂,微小的缺陷经跨层次的蔓延生长可导致构件的失效,故其安全性和可靠性是其应用中首要考虑的内容[1].为提高复合材料构件质量的可靠性和稳定性,减少人为因素的影响,复合材料成型自动化是复合材料成型技术发展的必然趋势. 展开更多

关键词 航天复合材料 自动下料 复合材料成型 自动铺丝技术 预浸带 自动铺带技术 成型技术 铺层 复合材料压力容器 航天材料 纤维缠绕技术 研究现状

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航天器用大型复合材料贮箱研制技术 被引量：7

19

作者 于斌 黄诚 +3 位作者 杨文博 常鑫 顾森东 朱利军 《压力容器》 北大核心 2022年第9期77-86,共10页

推进剂贮箱是卫星、飞船推进分系统,用于贮存推进剂的关键平台载荷,为提高航天推进系统与单机整体性能,追踪国外发展趋势,进行了国内外文献调研与分析。针对航天大型复合材料贮箱研制技术,分别从材料选择、结构设计、可靠性设计、制造... 推进剂贮箱是卫星、飞船推进分系统,用于贮存推进剂的关键平台载荷,为提高航天推进系统与单机整体性能,追踪国外发展趋势,进行了国内外文献调研与分析。针对航天大型复合材料贮箱研制技术,分别从材料选择、结构设计、可靠性设计、制造工艺、鉴定试验与产品标准等方面阐述了技术重点内容。推进剂贮箱技术是设计、材料、工艺、试验等技术的集成技术,随着技术水平提升,推进剂贮箱综合性能也在不断提高。航天推进剂贮箱向复合材料结构、低温贮存、轻重量、高强度、高可靠性、高安全性、长寿命、环境适应性强等方向发展。 展开更多

关键词 复合材料压力容器 纤维增强复合材料 网格理论 有限元分析 应力断裂寿命 力学特性

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Kriging与Breitung融合的可靠性分析方法

20

作者 陈振中 黄冬宇 +1 位作者 田娇 李晓科 《东华大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第6期86-93,共8页

针对一阶可靠性方法在处理非线性极限状态函数时精度不足,以及Breitung方法在随机变量维度较高时计算效率低的问题,提出融合Kriging模型与Breitung方法的可靠性分析策略。采用一阶可靠性方法求解极限状态函数的最大可能失效点,并基于迭... 针对一阶可靠性方法在处理非线性极限状态函数时精度不足,以及Breitung方法在随机变量维度较高时计算效率低的问题,提出融合Kriging模型与Breitung方法的可靠性分析策略。采用一阶可靠性方法求解极限状态函数的最大可能失效点,并基于迭代过程中产生的样本点训练Kriging模型。通过Breitung方法计算Kriging模型在最大可能失效点各方向上的曲率,并据此构建近似抛物面。为避免Breitung方法概率公式中的奇异解问题,引入鞍点近似来计算近似抛物面的失效概率。通过3个数值算例和一个复合材料压力容器的工程实例对比一阶可靠性方法、Breitung方法以及融合Kriging与Breitung的可靠性分析方法的效率与精度。结果显示,融合Kriging与Breitung的可靠性分析方法不仅提高了计算效率,并且求解过程稳定,具有较高的求解精度。 展开更多

关键词 可靠性分析 KRIGING模型 Breitung方法 鞍点近似 复合材料压力容器

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