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NESSUS——机械/结构可靠性分析软件

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    机械结构的可靠性问题历来是产品可靠性工作的难点。为了保证机械结构产品的可靠性,往往采用基于工程经验的安全系数法进行设计,这样可能导致可靠性不足或过于保守。根据当前机械结构产品的可靠性发展,应当在可靠性分析的基础上进行产品设计。
   
  由于机械结构产品可靠性分析的复杂性,一般需要专门的可靠性分析软件来辅助分析。机械结构可靠性是从产品故障的角度考虑,影响机械产品故障的主要因素为“应力”和“强度”等随机参数,当达到极限状态时故障发生。因此机械结构可靠性主要是研究随机变量参数在特定分布状态下的概率响应。确定变量的重要度和灵敏度,为优化资源配置和最优化设计提供依据。同时,结构可靠性分析为可靠性测试提供理论依据,知道可靠性测试,以减少高费用的物理测试。
   
  机构可靠性分析通过寻找影响产品可靠性的“应力”、“强度”、“频率”等性能参数的分布特性,将可靠性量化,得到在特定应用下产品的可靠性水平,从而在设计阶段得到更合理的设计结果,得到较小的零件尺寸、体积和重量,使所设计的零部件具有可预测的寿命和失效概率,从而在研发过程中平衡设计保守和设计不足的矛盾,建立基于风险/成本的维修计划,使寿命周期费用最少,弥补安全系数不能综合量化可靠性的不足。
   
  NESSUS是通用的结构/机械零部件和系统概率分析软件,它采用了最新的概率算法和通用数值分析方法来计算工程系统的概率响应和可靠性,可以仿真符合、材料特性、几何、边界条件和初始条件的随机性,与许多确定性的分析工具,如有限元、边界元、爆炸流体动力学软件等有借口,同时支持用户自定义Fortran子程序。NESSUS提供了强大的功能和图示化界面,并经过成千上万的工程项目测试。
   
  NESSUS最初是由美国的西南研究院(SwRI)为NASA进行航天飞机发动机主要零部件的概率分析而开发的工具。随后的几年中,NESSUS的开发得到了许多机构的支持,包括NASA的GLENN研究中心、LOS ALAMOS国家实验室等。其后SwRI不断地开发并在不同的领域应用NESSUS软件解决工程问题,包括航天结构、汽车结构、生物机构、涡轮机械、地址力学、核废料包装、海洋平台结构、管线和转子动力学等。
   
  NESSUS集成了随机抽样法、解析法、组合法等3大类、16种概率计算方法,提供了十几种随机变量分布函数,是功能强大的工程系统概率响应和可靠性分析工具。根据可靠度计算结果和灵敏度分析结果,工程设计人员能更好地分配各参数的误差范围,从加工工艺、制造、选材等方面寻求提高可靠性的有效途径,从而达到优化设计目的。
    

 l NESSUS软件特点

Ø 用概率故障树方法进行系统可靠性建模,评估系统的可靠度;

Ø 16种概率计算方法,分析功能强大,包含了随机抽样法、解析法以及随机抽样和解析法的组合方法;

Ø 独特的随机变量分布的拟合及数据库功能;

Ø 与主流CAE商业软件的接口透明,并支持用户子程序;

Ø 具有十几种随机变量的概率分布函数,可解决广泛的机械或其它工程结构的可靠性问题;

Ø 具有导航功能的图形用户界面可极大地降低使用NESSUS的学习时间;

Ø 支持参数扰动分析法,并可图示化地显示系统可靠度随随机变量的变化;

Ø 具有综合的可视化映射工具,概率变量可以映射到确定性输入文件中。 
  
l NESSUS软件的分析流程

Ø 数据输入
— 建立概率故障树;
— 输入对应于概率故障树事件的极限状态方程;
— 输入随机变量;
— 有限元模型(建立映射关系);
Ø 分析过程
— 选择计算方法;
— 选择分析类型;
— 设置响应量;
— 设置变量间的相关性;
— 设置置信区间;
— 自动计算;
Ø 结果输出
— 可靠度数值;
— 概率敏感度分析结果;
— 重要度分析结果; 

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