[发明专利]航天复合材料层合板可靠性分析系统及方法

权利要求书

1.一种航天复合材料层合板可靠性分析系统，其特征在于，所述航天复合材料层合板可靠性分析系统包括参数设定模块、确定性性能分析模块、参数随机化模块、分析设定模块及可靠性分析模块，其中：

所述参数设定模块被配置为定义单层板的力学性能参数，并将所述单层板的力学性能参数发送至所述参数随机化模块；

所述确定性性能分析模块被配置为计算层合板面内工程弹性常数的毯式曲线，并将所述层合板面内工程弹性常数的毯式曲线发送至所述可靠性分析模块；

所述参数随机化模块被配置为将所述单层板的力学性能参数进行随机化设置，生成基本输入随机变量，并将所述基本输入随机变量发送至所述可靠性分析模块；以及

所述分析设定模块被配置为设定并选择可靠性分析方法和抽样策略；

所述可靠性分析模块被配置为根据所述层合板面内工程弹性常数的毯式曲线、选择的可靠性分析方法和抽样策略，分析层合板面内工程弹性常数的不确定性的具体来源，并采用基于方差的方法计算各个所述基本输入随机变量对输出响应量方差的重要性测度指标，并且所述可靠性分析模块还被配置为根据所述重要性测度指标结果确定对所考虑的层合板面内工程弹性常数的变异性影响最大的入变量，以确定减小其变异性的最佳方法。

2.如权利要求1所述的航天复合材料层合板可靠性分析系统，其特征在于，所述层合板面内工程弹性常数包括面内拉伸模量、面内压缩模量、面内剪切模量及面内主方向泊松比。

3.如权利要求1所述的航天复合材料层合板可靠性分析系统，其特征在于，所述层合板为一般π/4层合板，

所述层合板铺层具有4个铺设角(0°,90°,+45°,-45°)，且每一个铺设角所占铺层比例应不少于10％，以利刚度协调；

所述层合板铺层顺序采用对称均衡铺层，以消除耦合效应，其中所述均衡铺层包括+θ°铺层的体积含量与-θ°铺层的体积含量相同。

4.如权利要求1所述的航天复合材料层合板可靠性分析系统，其特征在于，所述可靠性分析方法包括蒙特卡罗法、重要抽样法、子集模拟法及线抽样法；

所述抽样策略包括普通蒙特卡洛抽样、Sobol抽样和Halton抽样。

5.如权利要求4所述的航天复合材料层合板可靠性分析系统，其特征在于，所述蒙特卡罗法包括：

设结构的功能函数为

Z＝g(x)＝g(x₁,x₂,…,x_n) (1)

则蒙特卡罗法求解失效概率P_f包括：由基本随机变量的联合概率密度函数f_X(x)产生N个基本变量的随机样本x_j(j＝1,2,…,N)，将N个随机样本代入功能函数g(x)，统计落入失效域F＝{x:g(x)≤0}的样本点数N_f，由失效发生的频率N_f/N近似代替失效概率P_f，近似得出失效概率估计值

根据联合概率密度函数f_X(x)抽取N个样本x_j(j＝1,2,…,N)，落入失效域F内样本点的个数N_f与总样本点的个数N之比为失效概率的估计值

6.如权利要求4所述的航天复合材料层合板可靠性分析系统，其特征在于，所述重要抽样法包括：

通过引入重要抽样密度函数h_X(x)，将失效概率积分变换为如下表达式：

其中Rⁿ为n维变量空间，f_X(x)为基本随机变量的联合概率密度函数，h_X(x)为重要抽样密度函数；

由重要抽样密度函数h_X(x)抽取N个样本点x_i(i＝1,2,…,N)，(3)式数学期望形式表达的失效概率由式(4)的样本均值估计：