随机瞬态温度场分析

研究随机瞬态温度场响应的数字特征问题.考虑导热中物理参数和边界条件的随机性,并将随机参数用随机因子的形式表示.从结构温度场响应的近似表达式出发,利用求解随机变量函数数字特征的代数综合法,导出具有随机参数温度场响应的均值和方差的拟解析计算表达式.通过算例考察各参数的随机性对温度场响应随机性的影响.该方法具有只进行一次随机温度场分析便可以获得其响应数字特征,且可以考察任意参数的随机性对温度场响应的影响的优点.     

基于概率的随机参数智能梁结构动力特性分析

对随机参数压电智能梁开展了基于概率的结构动力分析研究。建立了压电材料和主结构材料的物理参数和几何参数具有随机性时结构的刚度矩阵和质量矩阵 ;从结构振动的瑞利商表达式出发 ,通过从刚度矩阵和质量矩阵中提出随机因子 ,利用代数综合法推导出结构特征值随机变量数字特征的计算表达式。最后提供了两个算例以说明物理和几何参数随机性对结构动力特性的影响。     

随机参数板梁组合结构的动力特性分析

以随机物理参数板梁组合结构为对象,研究了基于概率的结构动力特性分析方法。利用随机因子法,建立了考虑结构弹性模量和质量密度同时具有随机性时结构的刚度矩阵和质量矩阵;从结构振动的瑞利商表达式出发,利用代数综合法推导出结构特征值随机变量数字特征的计算表达式。通过算例,分析了结构物理参数随机性对结构动力特性的影响,并表明文中模型和方法的合理性与可行性。     

随机参数刚架结构的平稳随机位移响应动力可靠性分析

研究物理参数具有随机性的刚架结构的平稳随机位移响应动力可靠性的计算方法。考虑结构的物理参数具有随机性，从结构随机响应的频域表达式出发，利用求解随机变量数字特征的代数综合法和矩法，导出随机参数刚架结构在平稳随机激励下的位移及速度响应均方值的数字特征，再由动力可靠性的Poisson公式导出结构动力可靠度的计算公式。通过算例就各参数的随机性对结构动力可靠度的影响进行分析，验证本文方法的可行性。     

平稳随机激励下随机参数齿轮副的动力可靠性分析

将一对啮合齿轮等效为单自由度随机振动系统,研究随机参数齿轮副在平稳随机激励下的动力可靠度的求解方法。从其平稳随机响应的表达式出发,同时考虑齿轮物理参数、几何尺寸的随机性,利用求解随机变量数字特征的矩法和代数综合法,导出随机参数齿轮副在平稳随机激励下位移及其导数响应的数字特征,再由动力可靠度的公式导出随机参数齿轮副动力可靠度的均值和方差的计算公式。通过与MonteCarlo方法结果的比较,验证文中方法的可行性和有效性。     

随机参数链式结构系统的动力特性分析

以随机参数链式结构系统为研究对象,根据链式扭振系统的传递矩阵法建立了求解系统固有频率的方程,对系统的转动惯量和扭转刚度具有随机性时的系统动力特性进行了分析,利用代数综合法推导出系统特征值随机变量数字特征的计算表达式,并提出基于概率的结构动力特性求解方法。通过算例验证了所建模型的合理性和所提方法的正确性、有效性,并考察了系统物理参数的随机性对其动力特性的影响。     

随机参数链式结构系统动力特性数值模拟分析

对随机参数链式结构系统基于概率的动力特性建模和分析方法进行了研究。首先根据结构振动的传递矩阵法建立了在各种边界条件下求解系统固有频率的随机高次代数方程，提出了Monte Carlo模拟法与非线性方程数值解法相结合的求解策略，利用点估计获得了系统各阶固有频率随机变量的数字特征。通过算例表明文中模型的合理性和方法的有效性，并考察了系统中结构参数的随机性对其动力特性的影响。     

随机平面桁架动力特性蒙特卡罗法的节俭研究

考虑平面桁架所有结构参数的随机性，通过随机因子法和对随机参数间相关性的研究，对结构的质量矩阵和刚度矩阵的随机性提出了两种近似处理方法。第1种方法能获得结构动力特性均方根上限，第2种方法能获得结构动力特性随机性的近似解，这两种方法都能显著节俭Monte—Carlo数值模拟法求解的计算量。算例表明，该方法不但节省了数值模拟的时间，且具有较好的精度。     

随机参数弹性连杆在平稳随机激励下的动力可靠性分析

研究随机参数弹性连杆机构在平稳随机激励下的动力响应分析。利用拓广的随机因子法,从求解系统固有频率的瑞利商公式出发,得出物理参数和几何参数均为随机变量的弹性连杆时变固有频率的均值和方差。从动力平稳随机响应在频域上的表达式出发,利用求解随机变量函数的矩法和数字特征的代数综合法,计算出随机参数弹性连杆机构在平稳随机激励下弹性位移和速度的均方值的均值、方差表达式,由动力可靠度的公式导出其动力可靠度的均值和方差的计算公式。通过算例,分析机构物理参数和几何尺寸的随机性对机构动力可靠度随机性的影响。     

层叠板瞬态随机温度场的分析

以各层材料不相同的层叠板为研究对象,在热传导和对流边界条件下,利用伽辽金法推导瞬态温度场的有限元微分方程,研究当所有结构参数均具有随机性时,通过方程解耦、特征对随机性分析以及二阶矩方法,对瞬态随机温度场的数字特征进行求解.以三层板结构为算例,并将所得结果与Monte Carlo数值模拟法的结果进行比较,证明文中方法的功效性.     

Natural frequency and mode shape analysis of structures with uncertainty

Two methods called random factor method (RFM) and interval factor method (IFM) for the natural frequency and mode shape analysis of truss structures with uncertain parameters are presented in this paper. Using the RFM, the structural physical parameters and geometry can be considered as random variables. The structural stiffness and mass matrices can then, respectively, be described by the product of two parts corresponding to the random factors and the deterministic matrix. The structural natural frequencies, mode shapes and random response can be expressed as the function of the random factors. By means of the random variable's algebra synthesis method, the computational expressions for the mean value and standard deviation of natural frequencies and mode shapes are derived from the Rayleigh quotient. Using the IFM, the structural parameters can be considered as interval variables and the computational expressions for the lower and upper bounds of the natural frequency and mode shape are derived by means of the interval operations. The effect of uncertainty of individual structural parameters on structural dynamic characteristics, and the comparison of structural natural frequency and mode shape using the RFM and IFM are demonstrated by truss structures.     

基于活动标架理论的加工目标曲面再设计及刀位计算

为解决大型低刚度复杂曲面零件精度难以保证的加工难题,针对精加工目标曲面几何面形未知、随机形变误差远大于设计公差的实际加工特征,研究基于E.Carten活动标架理论的加工目标曲面再设计正向建模技术,以及以参考廓形及几何参数实测数据为依据的刀位点计算方法。在分析了可测参考面、加工基准面及加工目标面空间位姿关系的基础上,根据物理或几何约束要求,采用数字化手段再设计出精加工目标曲面,并利用曲面模型重新计算曲面加工刀位点。通过某型号液体火箭发动机变壁厚喷管冷却通道的加工试验验证,表明所提出的再设计数字化加工方法满足这类高物理性能和高几何精度曲面零件的加工精度要求。     

Structural parameters identification using improved normal frequency response function method

An improved method that is based on a normal frequency response function (FRF) is proposed in this study in order to identify structural parameters such as mass, stiffness and damping matrices directly from the FRFs of a linear mechanical system. This paper demonstrates that the characteristic matrices may be extracted more accurately by using a weighted equation and by eliminating the matrix inverse operation. The method is verified for a four degrees-of-freedom lumped parameter system and an eight degrees-of-freedom finite element beam. Experimental verification is also performed for a free–free steel beam whose size and physical properties are the same as those of the finite element beam. The results show that the structural parameters, especially the damping matrix, can be estimated more accurately by the proposed method.     

求解循环对称结构特征值问题的新方法

利用结构循环对称的特点 ,提出一种求解循环对称结构特征值问题的新方法。该方法通过构造伪单元 ,可以方便地引入结构的循环对称条件和复约束条件 ,实现循环对称扇区复约束刚度阵和复约束质量阵的变换 ,避免复数运算和扇区级满阵存储 ,使计算以实数形式在单元级进行。该方法能通过任意一个循环对称扇区的有限元模型求解完整循环对称结构的特征值问题 ,可以大量减少计算工作量 ,极大地提高计算机的解题能力和计算效率。     

任意分布参数的钢板弹簧的可靠性优化设计

在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,应用随机摄动法和Edgeworth级数方法对钢板弹簧进行可靠性优化设计,通过计算机程序可以实现随机参数服从非正态分布的钢板弹簧可靠性优化设计,迅速准确地得到了钢板弹簧的可靠性优化设计信息。     

随机连续杆纵向振动系统频率可靠性稳健分析

为解决工程实际中常见的参数为任意分布的动态结构系统的可靠性稳健设计问题,在参数为正态分布的随机动态结构系统频率可靠性研究基础上,应用Edgeworth级数法,把服从任意分布的标准化了的随机变量的概率分布函数近似展开成标准正态分布函数的方式,提出了系统的频率可靠性及其灵敏度分析方法。在此基础上,综合运用稳健和优化设计方法,提出了任意分布的随机动态结构系统的频率可靠性稳健设计方法,确保系统在各种不确定因素的干扰下,仍保持较高的可靠稳定性,进而提高系统的工作性能和质量。以工程实际中常见的具有任意分布的随机连续杆纵向振动系统为例进行频率可靠性稳健设计,将理论方法与工程实践相结合,进一步证明了所提方法的有效性和实用性。     

A stochastic finite element dynamic analysis of structures with uncertain parameters

The real life structural systems are characterized by the inherent uncertainty in the definition of their parameters in the context of both space and time. In the present study a stochastic finite element method has been proposed in the frequency domain for analysis of structural dynamic problems involving uncertain parameters. The harmonic forces as well as earthquake-induced ground motion are treated as random process defined by respective power spectral density function. The uncertain structural parameters are modelled as homogeneous Gaussian stochastic field and discretized by the local averaging method. The discretized stochastic field is simulated by the Cholesky decomposition of respective covariance matrix. By expanding the uncertain dynamic stiffness matrix about its reference value the Neumann expansion method is introduced in the finite element procedure within the framework of Monte Carlo simulation. This approach involves only single decomposition of the dynamic stiffness matrix for entire simulated structure. Thus a considerable saving of computing time and the facility that several stochastic fields can be simultaneously handled are the basic advantages of the proposed formulation. Numerical examples are presented to elucidate the accuracy and efficiency of the proposed method with the direct Monte Carlo simulation.     

随机智能桁架结构闭环控制平稳随机响应分析

研究平稳随机激励下随机智能桁架结构的闭环动力响应问题。同时考虑智能桁架结构的物理参数、几何尺寸和阻尼的随机性，利用矩法和代数综合法，从结构平稳随机响应在频域上的表达式出发，分别导出随机智能桁架结构在平稳随机激励下闭环位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差的计算表达式。通过算例考察结构物理参数、几何尺寸和阻尼的随机性对结构位移响应均方值与应力响应均方值随机变量随机性的影响，并获得若干有意义的结论。