三维空间离散点数据场的插值方法

给出了一种根据三维离散点生成六面体单元并构造六面体9节点形函数进行插值的算法,该算法不受被插值模型单元形态限制,绕每一待插值点都能搜索到惟一的六面体插值单元,每一个数据的插出应用了被插值点周围8~16个已知节点的数据.给出了一种有限元逆变换算法,该算法收敛稳定、可较好地适应含有扭面等较不规则六面体单元局部坐标求解.实例表明,该方法精度较高,较好地实现了三维空间离散点数据场的插值.     

可靠性分析的改进加权响应面法

为了克服响应面法(Response surface method简称RSM)在计算大规模工程时效率低下和计算可靠性指标敏感度时偶尔误差大的问题,提出一个高效率的改进加权响应面方法.此方法首先构造一次响应面函数,然后在可能存在失效点的被缩小范围内采用轴向采样来得到样本点,构造二次响应面函数;通过从之前的样本组里增加新的样本点,给予靠近失效点的样本点更高的权重来更新响应面函数.通过几个算例表明:比较双加权响应面方法,此方法具有更高的准确性和计算效率.     

基于响应面法的钢箱梁桥有限元模型修正

对桥梁有限元模型进行修正,对于提高有限元模型精度具有重要的意义。作者基于实测模态数据,以频率残差作为目标函数,采用中心差分法进行灵敏度分析得到待修正参数,采用正交试验数据拟合得到相应的响应面方程,最后采用遗传算法对响应面方程进行了优化求解。计算结果表明,经过修正后的有限元模型精度显著提高,基于响应面法的有限元模型修正具有思路清晰、求解效率高、精度高等优点。     

不同空间插值方法对圩畈土壤属性空间预测精度的影响

选择适合区域土壤属性特征的空间插值方法是揭示土壤有机质空间分异的基础。以皖苏两省四市(南京市、芜湖市、马鞍山市、宣城市)交界处,宣城市宣州区水阳镇为例,采用随机抽样的方法,从403个土壤采样点中随机抽样选出100个样点作为验证样点,剩下303个样点作为样本点子集,采用普通克里格(OK)、反距离加权法(IDW)、局部多项式(LP)和径向基函数(RBF)插值法对样本点进行空间插值分析,并通过独立验证和交叉验证对研究区土壤有机质的空间变异和布局进行解析和精度评定。结果表明:普通克里格、反距离加权法、局部多项式和径向基函数插值法对宣州区水阳镇的土壤有机质的预测精度相差不显著。其中,普通克里格插值的预测精度最好,局部多项式和径向基函数法插值的精度次之,反距离权重插值的精度最差。     

载人潜器载人舱出入舱口加强结构优化

针对载人潜器出入舱口加强结构,采用最优拉丁超立方方法进行了样本点的选取,利用有限元分析软件对样本点进行了临界应力和载荷的计算,采用响应面模型对样本点进行了近似,得到了满足工程要求的近似模型,进一步以临界载荷为约束、以载人舱质量和临界应力为目标函数建立了载人舱出入舱口加强结构多目标优化模型,最后针对该多目标优化模型采用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化的求解,得到了优化结果,为载人舱出入舱口加强结构设计提供了依据。     

响应面模型在耐压壳优化设计中的应用研究

针对有限元模型应用于优化设计时效率低的问题,提出了一个环肋圆柱壳结构优化设计策略.该策略用APDL语言建立参数化结构有限元分析模型,并根据设计要求选取设计变量,用试验设计的方法在设计变量空间里选取样本点并进行结构分析,得到各样本点的响应.最后用这些样本点和响应建立起结构质量和应力的二阶多项式模型,并对响应面模型采用罚函数法进行优化获得最优解.结果表明,所提方法提高了结构的强度利用率,缩短了优化时间,研究结果对实际应用有参考价值.     

求解两点边值问题的有理插值Galerkin法

将求解区间上部分节点的Lgrange插值,通过加权可以构造出一类重心型有理插值函数.重心型有理插值函数在整个区间上具有无穷次光滑性,且不存在极点.本文利用重心型有理插值函数作为试函数,采用Galerkin法提出了求解线性常微分方程两点边值问题的一种新型数值方法.给出了数值计算公式和数值实施流程.数值算例验证了本文方法的有效性和计算精度.     

基于神经网络的钢管混凝土拱桥可靠度计算

由于在大型复杂结构可靠度分析时存在的功能函数不能显式表达,因此采用基于神经网络的响应面法来研究大跨度钢管混凝土拱桥结构的可靠度.运用均匀设计方法确定试验样本点,进行确定性有限元分析,通过获得的训练样本进行神经网络训练,确定神经网络的结构和参数,并结合常规的可靠度分析方法在神经网络响应面上进行可靠度分析.计算结果表明,引入了均匀设计方法的神经网络可以很好地模拟复杂结构的真实响应,该方法运用于大跨度钢管混凝土拱桥结构的可靠度分析是可行的,且具有较高的效率和精度.     

结构可靠度分析的响应面法和随机响应面法的比较

从拟合功能函数方法、计算精度与效率、收敛性等方面对响应面法和随机响应面法进行了系统地分析.算例表明:与响应面法相比,随机响应面法实现了真正意义上的非侵入式分析.响应面法采用二次多项式响应面函数仅仅在验算点附近能较好地拟合真实功能函数,而随机响应面法采用高阶Hermite随机多项式,能在整个空间上很好地拟合真实功能函数.当随机变量个数较少时,随机响应面法的计算精度和效率均优于响应面法.并且随机响应面法可进行自身的收敛性分析,确定最优阶次的计算结果作为精确解,其收敛性也优于响应面法.     

可靠性分析的双加权响应面法

响应面法常用于极限状态函数为隐式的结构可靠度分析中,且结构的响应通常是通过有限元法求得.响应面法采用系数未知的多项式来代替隐式的极限状态方程,多项式通过一些样本点来拟合,拟合点的选取必须减少计算时间但不影响多项式近似值的质量.为了加快响应面的收敛速度,提出了一些改进,响应面采用加权拟合的方法,拟合点加权根据与真实响应面的距离和拟合点到设计点的距离来确定.这种方法的目的就是减少计算的时间而又能得到满意的结果.算例说明:这种方法具有较高的效率和准确性.