复合材料压力容器的概率与区间可靠性设计
收稿日期：２０１６‐０１‐１３ 网络出版时间：２０１６‐０５‐２３
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１１７５３９８）
作者简介：林 峰（１９９０－），男，西安电子科技大学博士研究生，Ｅ‐ｍａｉｌ：ｇｅｒａｌｄｌｉｎ１９９０＠１２６．ｃｏｍ．
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／６１．１０７６．ＴＮ．２０１６０５２３．１７２７．０１８．ｈｔｍｌｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１‐２４００．２０１７．０１．００９
复合材料压力容器的概率与区间可靠性设计
林 峰，陈建军，曹鸿钧
（西安电子科技大学电子装备结构设计教育部重点实验室，陕西西安 ７１００７１）
摘要：考虑复合材料压力容器结构中各参数和载荷的随机性或区间性，建立了该类压力容器的可靠性分
析模型．应用随机因子法导出了纤维应力的均值、标准差的计算表达式，分别利用概率可靠性方法与区间
可靠性方法并结合改进粒子群优化区间优化算法，实现了容器的概率可靠性设计与区间可靠性设计．最后
考查了结构各不确定性参数的波动对容器厚度设计尺寸的影响．算例结果表明：概率和区间可靠性设计结
果均可满足安全要求，且比传统的安全系数法结果更合理；概率方法相对区间方法，其结果取值范围较小，
但计算过程复杂．
关键词：复合材料；压力容器；随机因子；改进粒子群优化算法；概率可靠性；区间可靠性
中图分类号：ＴＢ１１４．３；ＴＨ４９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１‐２４００（２０１７）０１‐００４５‐０７
Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｒｖａｌｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｒｅｓｓｕｒｅｖｅｓｓｅｌ
ＬＩＮＦｅｎｇ，ＣＨＥＮＪｉａｎｊｕｎ，ＣＡＯＨｏｎｇｊｕｎ（ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＫｅｙＬａｂ．ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｑｕｉｐｍｅｎｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖ．，Ｘｉ摧ａｎ ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｒａｎｄｏｍｎｅｓｓｏｒｉｎｔｅｒｖａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄａｐｐｌｉｅｄｌｏａｄｓｏｆ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｒｅｓｓｕｒｅｖｅｓｓｅｌｓ（ＣＯＰＶ），ｔｈｅＣＯＰＶｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ‐ａｎａｌｙｚｉｎｇｍｏｄｅｌｉｓｂｕｉｌｔ．Ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｍｅａｎｖａｌｕｅ，ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｆｉｂｅｒｓｔｒｅｓｓａｒｅｄｅｄｕｃｅｄ
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．它的结构设计问题也日益被关注，迄今国内外已对该类容器的结构设计和强度校核开展了许多研究，如文献［２］对该类容器进行了结构优化设计，文献［３］基于有限元方法研究了温度和缠绕角对该类容器爆破压强的影响．但以上工作均未考虑结构参数和作用载荷的不确定性．
事实上，复合材料压力容器制造和服役中具有诸多不确定性，如纤维缠绕角、筒体半径等几何参数的误２０１７年２月
第４４卷 第１期 西安电子科技大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＤＩＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｆｅｂ．２０１７Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．１万方数据