汽车座椅骨架固有频率的不确定度研究

工程中结构参数的随机性会导致结构固有频率不确定,而固有频率是影响结构振动和噪声的重要因素之一,因此研究结构固有频率不确定度尤为重要。提出一种基于响应面代理模型的固有频率不确定度研究方法。首先建立汽车座椅骨架有限元模型,利用试验设计筛选出对固有频率影响较大的设计变量,以便构建响应面代理模型。在考虑结构随机性因素基础上,基于响应面代理模型,分析设计变量满足不同分布时其对汽车座椅骨架的前3阶固有频率的不确定度和分布的影响。最后采用实验设计和蒙特卡洛相结合方法对结果进行验证。研究结果可为确定样本不同分布对固有频率的影响提供理论指导。     

海上风力塔架结构模型振动台试验研究

目前风力发电技术发展迅速,风电塔架结构作为风机的主要支撑结构,其在地震作用下的安全性十分重要.对于此种三脚架结构还未进行过振动台试验研究,所以该文利用地震模拟振动台试验的方法对海上风力发电塔三脚架结构1 ∶ 20比例模型进行了系列的试验,研究了模型结构的动力特性,以及在加速度峰值0.3g、0.6 g和0.9 g作用下结...     

基于可靠性的复合材料结构稳定性约束优化设计

基于结构的可靠性, 研究了复合材料结构的稳定性约束优化设计方法。考虑材料及载荷的不确定性, 通过结构可靠性分析的响应面法和有限元法的结合, 对复合材料结构稳定性进行可靠性分析; 利用优化软件iSIGHT集成可靠性分析程序, 实现了以铺层层数及铺层角度为设计变量的复合材料结构稳定性约束问题的可靠性优化方法。对层合板及层合圆柱进行算例分析, 验证了本文中可靠性优化方法的有效性, 为工程实际中的复合材料结构稳定性约束优化设计问题提供借鉴。      

模糊随机桁架结构可靠性指标的灵敏度分析

在结构有限元分析基础之上研究了模糊随机桁架的可靠性指标对设计变量的灵敏度问题.同时考虑结构参数和荷载的模糊随机性,在利用双因子法得出结构模糊随机响应及其模糊数字特征的基础之上,推导了结构的可靠性指标对设计变量的灵敏度.通过算例验证了该方法的可行性,得出了若干有意义的结论.     

不确定性简谐激励下连续体结构可靠性拓扑优化

针对不确定性简谐激励下连续体结构设计问题,提出了一种有效的考虑载荷振幅和频率不确定性的谐响应可靠性拓扑优化方法。建立了概率可靠性约束下结构体积比最小化的可靠性设计优化模型,其中极限状态函数定义为所关注自由度振幅平方和。利用伴随变量法推导了极限状态函数关于设计变量和随机变量的解析灵敏度列式,采用功能度量法实现结构可靠性分析,并基于移动渐进线方法实现设计变量的更新。最后,通过3个数值算例及蒙特卡罗仿真,验证了所提方法对不确定性简谐激励下连续体结构设计问题的有效性和稳定性,并讨论了简谐激励的振幅大小和频率不确定性、可靠度指标及变异系数对优化结果的影响。     

石英纤维/环氧树脂复合材料结构静强度的可靠度计算及全局灵敏度分析

以石英纤维/环氧树脂复合材料结构为研究对象,考虑设计参数的随机性,采用全局灵敏度分析理论,研究了各输入随机因素对石英纤维/环氧树脂复合材料结构静强度响应的影响。首先利用MATLAB和NASTRAN的联合仿真得到各输入变量样本值对应的输出响应值,结合自适应Kriging模型构建极限状态函数的代理模型,在此基础上实现石英纤维/环氧树脂复合材料结构静强度可靠度及各输入变量的不确定性对输出响应及失效概率全局灵敏度的计算,得到输入变量的全局灵敏度排序结果,为工程实际中复合材料结构的优化设计提供一定指导。      

储液结构隔震优化模型及其影响参数分析

针对储液结构地震响应包括储液部分的刚体运动、中高频的冲击运动和低频的对流运动以及下部支撑部分的结构运动,导致该系统对频带宽、随机性强的地震动响应敏感,该文从概率优化的角度探讨基础隔震、层间隔震和非隔震储液结构的地震响应及其参数影响规律。基于Haroun-Housner储液结构动力模型,建立并给出了非隔震模型、层间隔震模型、基础隔震模型的动力控制方程。提出以其基底剪力的均值和标准差作为优化目标函数,以隔震层周期作为优化变量的优化模型,并在MATLAB软件平台上实现了该模型。通过单参数影响分析,研究了水箱结构与下部支撑结构的重量比、下部支撑结构的刚度、水箱结构储液高度与半径比、场地变化等因素对各种模型地震响应的影响。该研究成果对隔震技术在储液结构中的应用、提高储液结构的抗震性能等方面具有参考价值。     

失效风电塔架的设计分析

对一座失效风电塔架进行了静强度、动力学分析以及疲劳强度的设计分析,从而指出该风电塔架的失效是由于焊接结构中可能存在缺陷,同时指出风电塔架在疲劳设计中应考虑疲劳载荷的随机性和结构的缺口性。     

模块化海上平台连接器的动力响应研究

采用刚性模块刚性连接器(RMRC)模型对模块化海上平台连接器的动力特性进行了研究。在该模型中,将由模块拼装而成的海上平台看成一个整体结构,而连接器的载荷简化为结构相应剖面的载荷。基于三维势流理论,通过引入"高频低速"的假设,推导了低航速浮体在波浪中运动及载荷响应分析的理论和方法。计算了2种海况、4种结构尺寸、7种浪向角下结构连接器的载荷响应,得到了连接器动力响应与海况、结构尺寸及浪向角之间的关系和规律,为模块化海上平台连接器的设计及使用提供了有益的借鉴。     

含间隙曲柄滑块系统动力响应的随机性分析

以含间隙的曲柄滑块系统为研究对象,分析其在考虑铰间摩擦力及系统参数具有随机性时的动力响应问题。基于Lagrange方程建立了系统的动力学模型,利用BP神经网络法给出了系统随机参数与动力响应之间的近似函数关系式。在此基础上,利用矩法求解系统动力响应的数字特征,获得统计意义下的解。通过算例,考察了系统物理参数和几何参数的随机性对系统动力响应的影响,并验证了所建模型和方法的合理性和可行性。研究结果表明,系统参数的随机性不可忽略,在参数变异系数相同的情况下,间隙的随机性对系统动力响应的影响较大。     

有机玻璃边缘连接结构疲劳寿命可靠性分析

针对有机玻璃边缘连接结构弯曲疲劳实验结果,提出了结构低周疲劳寿命模型,对有机玻璃边缘连接结构可靠性进行分析.考虑材料属性、疲劳幅值载荷的随机性,分别采用Monte-Carlo法和四阶矩法,借助有限元分析软件Marc对结构进行了可靠性分析,得到低周疲劳载荷作用下结构疲劳寿命的可靠度,比较两种计算结果,发现四阶矩法计算结果与Monte-Carlo法计算偏差很小,适用于有机玻璃边缘连接结构疲劳可靠性分析;同时分析了基本变量均值与标准差影响结构可靠性的灵敏度,得到载荷为影响结构疲劳寿命可靠性的主要因素.     

模糊随机桁架结构在模糊随机激励下的动力响应

研究了模糊随机参数桁架结构在模糊随机荷载激励下的复合模糊随机振动动力响应的问题。同时考虑结构的物理参数、几何尺寸和外载荷幅值的模糊随机性,从Duham e l积分式出发,利用振型迭加法求出了结构动力响应模糊随机变量的表达式;再由随机函数的矩法推导出结构模糊随机动力响应的模糊数字特征。最后,通过算例考察了结构参数和作用荷载的模糊随机性对结构动力响应的影响,并用M on te C arlo数值法对算例进行模拟,验证了文中模型和分析方法是可行有效的。     

随机载荷下内燃机轴系动力的可靠性

考虑内燃机轴系激振力矩刚度非线性和随机性的影响,通过轴系扭纵耦合非线性动力学模型和虚拟激励法来计算轴系随机响应,依据首次超越破坏原则探讨随机载荷下内燃机轴系动力的可靠性。通过仿真计算得出平稳随机激励比非平稳的动力可靠性高,纵向振动和随机激励的传递路径对动力可靠性有一定的影响等结果。     

一种基于复合材料加筋板结构效率的稳定性优化方法

提出一种以承载效率最高作为目标的新设计方法, 对复合材料加筋板的承载能力进行优化。讨论了不同压缩与弯曲刚度的匹配模式与加筋板临界失稳载荷的关系。将全局失稳载荷、局部失稳载荷与静载荷的接近程度作为结构承载效率的量化标准, 通过静载荷的控制, 使结构的稳定性向着效率最高的方向优化。以宏观的加筋板压缩与弯曲刚度参数作为设计变量, 构建了一种可用于结构效率优化的代理模型, 避免了局部最优点的出现, 更便于数值寻优。通过有限元分析验证, 优化后壁板的临界失稳载荷与所施加的静载荷基本一致, 反映出较高的效率, 从而验证了该方法的可靠性。      

有界不确定结构基于最小二乘支持向量机回归的动力特性分析方法

针对不确定结构的动力特性分析问题展开研究,考虑仅已知结构参数变量变化范围的情况,建立不确定参数变量的区间模型。对不确定变量在其取值范围内进行改进的均匀试验设计抽样,并基于确定结构动力特性分析的有限元法和模态叠加理论,提出改进均匀试验设计抽样模拟方法;考虑到该算法计算效率较低,对其进行改进并提出基于最小二乘支持向量机回归的模拟方法,算法在不改变样本点数量的前提下,引入了支持向量机回归代理模型,用训练后的代理模型对不确定结构的动力特性进行了模拟分析。算法通过两个数值算例验证了其有效性。     

考虑不确定性的多学科设计优化方法研究综述

目的研究多学科不确定性设计优化中多学科设计优化方法、不确定性建模与传递、不确定性设计优化的相关理论。方法通过研究并分析国内外相关文献,总结归纳考虑不确定性的多学科设计优化中的耦合系统解耦方法、参数和代理模型不确定性的建模方法,以及高效的不确定性传递和设计优化方法。结论系统探讨了在面对复杂多变的外界环境时,多学科设计优化对不确定性量化与传递的需求,提出多学科设计优化不仅要考虑确定性的系统,而且需要考虑由于外界环境变化导致的系统响应的不确定性。针对现有的多学科不确定性设计优化方法的理论研究,提出提高计算效率的关键在于将传统的三层嵌套循环计算框架解耦成单层循环。研究结果表明,考虑不确定性的多学科设计优化将成为复杂多学科系统设计的有力支撑,能显著提高系统的可靠性和稳健性,提高使用寿命,同时能够加快产品的更新换代设计。     

基于分级优化的复合材料带加强筋板屈曲优化

对工程中常用复合材料带加强筋板结构的优化方法进行研究。由于优化变量较多且变量类型涉及离散型和连续型两种类型,因此优化中引入了分级优化方法。在结构质量一定的前提下,确定各加强筋最优的位置、截面尺寸、铺层数及铺层顺序,以提高整体结构的抗屈曲性能。代理层的引入使优化问题可以在先不考虑铺层顺序的情况下对其余变量进行优化,通过析因实验设计方法确定剩余变量中影响结构屈曲载荷的主要变量和次要变量,并分别在第1、2级优化中独立对两类变量进行优化,在优化过程中根据变量的类型及取值范围,对部分变量建立径向基代理模型以提高优化效率。第3级优化采用遗传算法对铺层顺序进行优化。优化结果表明:优化后方案比原方案的抗屈曲能力提高了3.21倍。     

基于贝叶斯理论的非线性结构模型修正及其动力可靠度分析EI北大核心CSCD

提出一种基于贝叶斯推理的非线性结构模型修正方法,同时考虑激励的随机性,建立了复合随机振动系统的动力可靠度分析方法。利用实测结构动力响应主分量的瞬时特征参数作为非线性指标构建似然函数,结合拒绝延缓自适应(Delayed Rejection and Adaptive Metropolis,DRAM)算法和高斯过程替代模型实现了非线性结构模型修正及其参数的不确定性量化。根据首次超越破坏准则,利用广义概率密度演化方法,分别对仅考虑激励随机性的确定性模型和同时考虑结构参数与激励不确定性的复合随机振动模型进行动力可靠度分析,并利用蒙特卡洛随机抽样方法验证了计算结果的准确性。研究结果表明:基于振动响应瞬时特征参数的贝叶斯推理方法能够快速、准确地实现结构的非线性模型修正及其参数的不确定性量化。与具有初始设计参数名义值的确定性模型相比,考虑参数不确定性的复合随机模型的动力可靠度总体偏低,因此,在结构安全评估中应考虑非线性模型参数不确定性的影响,使评估结果更加安全、可靠。     

随机-区间型天线结构有限元及可靠性分析

构建了对随机-区间混合型天线结构的有限元及可靠性分析模型,提出了一种新的处理不确定性因素的结构有限元分析方法,给出了结构保精度和保强度两工况的概率描述。同时考虑了结构的物理参数、几何参数的随机性和作用风载荷的区间性。首先将随机变量固定,利用区间因子法求得结构位移和应力响应的区间范围,然后在区间内任意点处利用随机因子法求结构响应的随机分布范围。构造了天线反射面位移响应和结构单元应力响应不确定变量的数字特征计算公式,进而得到结构各响应量的可靠性指标。对一8m口径天线结构进行了分析,分析结果表明文中所提方法具有合理性和可行性。     

土基海流耦合条件下海上风电场塔架支撑结构动力特性初探

针对海上风力机塔柱支撑结构受到土基、海洋流体作用的复杂特点,开展多介质耦合条件下塔柱支撑结构动力特性研究。在考虑流固耦合基础上,进一步考虑海床土基弹性条件对塔柱结构动力特性的影响。最后得出了水流、土基与塔柱结构三合一综合动力特性分析结果,初步取得了变化规律。研究结果对海上风电场塔架支撑结构的抗振设计及进一步的研究提供了重要基础性参考依据。