可靠性分析

如图47所示，长度L=2m的悬臂梁，自由端受集中力F=50KN作用。弹性模量

E=3.0e7kPa，泊松比v=0.17。悬臂梁截面：面积

1)建立有限元模型

(1)定义分析标题:UtilityMenu->File->Change Title,输入”Probabilistic Design of a beam”

，单击OK。

(2)定义参数初始值：UtilityMenu->Parameters->Scalar Parameters,打开数值参数对话

框。在Selection编辑栏中输入F＝50，按Enter键：输入E＝3．0E7，按Enter键；单击C1ose关闭数值参数对话框。

(3)定义单元类型：MainMenu->Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete,出现Element Types列表框。单击Add出现单元类型库对话框，左侧列表中选择 Structural Beam，

右侧列表中选择2DElastic3，单击OK。

(4)定义实常数：MainMenu->Preprocessor->Real Constants->Add/Edit/Delete,出现Real Constants列表框。单击Add出现E1ement Type for Real Constants对话框，单击OK，出现Real Constant Set Number 1, ForBeam3对话框。在AREA中输入0.04，IZZ中输入0.0003，HEIGHT中输入0.2，单击OK 。单击Close关闭Real Constants列表框.

(5)定义材料特性：MainMenu->Preprocessor->Material Props->Material Models,在Define Material Model Behavior窗口中，双击Structural->Linear->Elastic->Isotropic。在出现的对话

框中，在Ex中输入3.0E7，在PRXY中输入0.17，单击OK,Material Model l出现在MaterialModels Defined窗口左侧列表中，选择菜单Material->Exit退出。

(6)建立模型：MainMenu->Preprocessor->Create->Keypoints->In Active CS,出现Create Keypoints in ActiveCoordinate System对话框。在Locationin Active CS中输入0，0，0，单击Apply,输入2，0，0，单击OK,图形窗口出现2个关键点。执行MainMenu->Preprocessor->Create->Lines->Straight Line，出现Create Straight Line选择框。在图形窗口中依次选择l、2关键点，单击OK生成一直线段。

(7)定义线的属性： Main Menu->Preprocessor->Define->All Lines，出现Line attributes对话框

。将PickOrientation Keypoint激活为YES，单击OK，出现Line attributes选择框，在选择框单击OK。

(8)划分网格：Menu->Preprocessor->->MeshTool,出现Mesh Tool对话框。单击Lines右侧的Set，出现Element Size on Picked选择框，单击Pick A11，出现Element Size on Picked lines

对话框。在NDIV中输入20，单击OK，在图形窗口中每段弧线以20段均分线段表示。在

Mesh Tool对话框中单击Mesh，出现Mesh Lines选择框，单击Pick All生成单元。

(9)定义分析类型：Menu->Solution->UnabridgedMenu->New Analysis．出现New Analysis对话框，选样Static,单击OK。

(10)施加约束与荷载：Menu->Solution->Loads->Apply->Displacement->OnNodes，出现Apply UROTon Nodes选择框。在图形窗口中选择左端节点，在选择框中单击Ok出现Apply UROTon Nodes对话框。选中A11 DOF单击OK。约束标识出现在图形窗口。执行Menu->Solution->Loads->Apply->Force/Moment->On Nodes，出现Apply F/M on Nodes选择框，选择右端节点，单击OK，出现Apply F/M on Nodes对话框。在Lab中选样FY，在Value中输入“F”，单击OK，集中力标识出现在梁的自由端。

(11)保存数据库文件：UtilityMenu->File->Save as Jobname.db。

(12)求解：Menu->Solution->Loads->Solve->CurrentLS，查看求解信息，关闭求解状态窗口，单击OK开始求解。求解完成后单击Close关闭求解信息框。

(13)读出数据： Main Menu->General Postproc->ElementTable->Define Table，得到Element Table Data对话框.单击Add，得到Define Addition Elementary TableItem对话框. 在User Label编辑框中输入SMIN_I，在Item列表框中选择By Sequence Num，征Comp列表框中选择NMISC,在Comp列表框下方的编辑框中输入“NMISC，2”，单击Apply；再次在User Label编辑框中输入SMIN_J，在Item列表框中选择By Sequence Num，征Comp列表框中选择NMISC,在Comp列表框下方的编辑框中输入“NMISC，4”，单击OK关闭对话框，在Element Table Data对话框中单击Close关闭对话框。

(14)单元表应力数据排序：MainMenu->General Postproc->->List Result ->Sort Elems,得到Sort Element对话框。在ORDER中选择Descending order，在KABS中激活Yes选项，

Item，Comp中选择SMIN—I，单击OK，对单元表数据SMIN—I按绝对值降序排列。

提取应力数据：在输入对话框中输入*GET,SMINI，SORT，，MAX，提取单元I端绝对值最大应力数据。

执行类似的操作：Main Menu->GeneralPostproc->->List Result ->Sort Elems,得到Sort Element对话框。在ORDER中选择Descendingorder，在KABS中激活Yes选项，

Item，Comp中选择SMIN—J，单击OK，对单元表数据SMIN—J按绝对值降序排列。

提取应力数据：在输入对话框中输入*GET,SMINJ，SORT，，MAX，提取单元J端绝对值最大应力数据。

(15)定义应力极值：Utility Menu->Parameters->Scalar Parameters，打开数值参数对话框。

在Selection编辑栏中输入SMIN＝ABS(SMINI)-ABS(SMINJ)，按Enter键，单击Close关闭数值参数对话框。

(16)生成优化分析文件：UtilityMenu->File->Write DB Log File，打开Write DB Log对

话框，在Write DBLog to编辑栏中输入“beam.lgw”，单击OK关闭对话框。

2)可靠度分析

(1)进入可靠度分析处理器：MainMenu->Prob Design.指定分析文件：Main Menu->Prob Design ->Assign，得到Assign Analysis File对话框，选样beam.lgw，单击OK。

(2)定义随机输入变量：MainMenu->Prob Design->Random Input，得到Random Input Variables对话框。单击Add，出现Define aRandom Variables对话框，在Name列表框中选择E，在TYPE列表框中选择Gauss GAUS，单击0K，出现Quantify Gaussian Distribution对话框，在MEAN和SIGMA中分别输入“3.0E7”和“100000”，单击OK;在Random Input Variables对话框中单击Add，出现Define a Random Variables对话框。在Name列表框中选择F，在TYPE列表框中选择Gauss GAUS，单击OK，出现QuantityGaussian Distribution

对话框：在MEAN和SIGMA中分别输入“-50”和“10”，单击OK，单击Close关闭Designvariables对话框。

(3)定义随机输出变量：MainMenu->Prob Design->Random Output，得到Random Output Parameters对话框。单击Add，出现Define aRandom Parameter对话框，在Name列表框中选择SMIN，单击OK，单击C1ose关闭RandomOutput Parameters对话框。

(4)指定蒙特卡洛模拟法：MainMenu->Prob Design->Monte Carlo Sims，得到Monte Carlo

Simulation对话框。在对话框选中Latin Hypercube，单击OK。出现Option for Latin Hypercube sampling对话框，无需修改设置按缺省值，单击OK。

(5)进行优化设计：MainMenu->Prob Design->Run->Run Serial,出现Run Probabilistic analysis对话框。单击OK，出现Run MonteCarlo Simulations对话框, 单击OK，开始可靠度分析。

(1)列表显示某设计变量大于某限值的概率：Main Menu->Prob Design->ProbResults->Statistics->Probabilities，得到Print Probabilities from Probabilitic Results对话框。在Prob Design Variables列表框中选择SMIN，在Relation Label中选择Less Than，在Limit Value中输入“30000”，单击OK，得到数据列表。

(2)图形显示累计分布函数：MainMenu->Prob Design->Prob Results->Statistics->

CumulativeDF，得到Plot CDF of Probabilistic Variable对话框.在NAME列表框中选择SMIN，

单击OK，得到SMIN累计分布函数曲线。