基于区间理论的不确定结构随机疲劳损伤估计方法

将结构体系中不确定参数定义为区间变量,在随机疲劳谱分析方法的基础上,提出一种计算平稳高斯荷载作用下不确定结构疲劳损伤的新方法。该方法采用区间参数模型定义结构的不确定性,应用功率谱密度描述外荷载的随机性;利用有理级数和单位对称区间显式表达结构区间频响函数和不确定结构在平稳高斯荷载作用下的动力响应区间;根据Tovo-Benasciutti疲劳损伤预测模型,计算不确定结构在随机荷载作用下的疲劳损伤区间期望率;并可通过调整相应不确定参数的单位对称区间近似估计该不确定参数不同不确定半径的疲劳损伤区间期望率。通过数值算例,将该文提出的随机疲劳区间分析方法与顶点法进行比较,验证了该方法的准确性和适用性。     

灵敏度的模态区间分析方法及其在不确定性参数识别中的应用EI北大核心CSCD

由于存在区间过估计及无法获知结构响应表达式的问题,区间灵敏度分析方法难以广泛地应用于实际复杂结构中。为此,提出一种基于响应面的灵敏度模态区间分析方法,该方法在区间响应面模型上分别对每个区间参数进行模态区间扩张得到响应区间,进而计算相对模态区间灵敏度,通过比较相对模态区间灵敏度即可判断结构响应对参数的敏感程度。通过数值算例探讨响应面形式对计算结果的影响,阐述灵敏度区间分析与灵敏度模态区间分析的优缺点。最后以钢板试验及钢筋混凝土拱桥不确定性参数识别算例来验证所提方法在复杂结构分析中的可行性。灵敏度分析结果表明该方法有效地解决区间过估计问题,提高了灵敏度分析的精度。对参数在多个范围内的灵敏度分析,所提方法具有较高的计算效率。参数识别结果表明将逆响应面与模态区间分析结合可避免区间优化过程,在保证精度的前提下,提高了参数识别效率。     

灵敏度的模态区间分析方法及其在不确定性参数识别中的应用

由于存在区间过估计及无法获知结构响应表达式的问题,区间灵敏度分析方法难以广泛地应用于实际复杂结构中。为此,提出一种基于响应面的灵敏度模态区间分析方法,该方法在区间响应面模型上分别对每个区间参数进行模态区间扩张得到响应区间,进而计算相对模态区间灵敏度,通过比较相对模态区间灵敏度即可判断结构响应对参数的敏感程度。通过数值算例探讨响应面形式对计算结果的影响,阐述灵敏度区间分析与灵敏度模态区间分析的优缺点。最后以钢板试验及钢筋混凝土拱桥不确定性参数识别算例来验证所提方法在复杂结构分析中的可行性。灵敏度分析结果表明该方法有效地解决区间过估计问题,提高了灵敏度分析的精度。对参数在多个范围内的灵敏度分析,所提方法具有较高的计算效率。参数识别结果表明将逆响应面与模态区间分析结合可避免区间优化过程,在保证精度的前提下,提高了参数识别效率。     

含区间参数的结构-声耦合系统可靠性优化设计

针对复合材料结构-声耦合系统,充分考虑系统本身及外载荷的不确定性,基于区间理论建立了相应的有限元分析方法及可靠性优化模型。首先,利用区间对不确定参数进行定量化描述,根据有限元网格推导含区间参数的结构-声耦合内场问题的有限-有限元方程;借助改进的区间泰勒展开方法,快速确定结构响应与声场响应的区间上下界;随后,基于区间可能度建立含不确定参数的耦合系统可靠性优化模型。数值算例通过层合板铺层角度和厚度的优化设计,验证了所建立可靠性优化设计模型及算法的有效性。     

随机荷载作用下参数不确定结构的疲劳损伤估计

基于改进区间分析和频域疲劳计算方法,对参数不确定结构在平稳高斯荷载作用下的疲劳损伤进行研究,提出完全混合和简化计算两种方法。采用区间变量模型定义结构的不确定参数,功率谱密度描述外荷载的随机性;利用有理级数显式表示结构区间频响函数及在平稳高斯荷载作用下不确定结构的应力响应区间。通过数值方法验证疲劳损伤期望率关于不确定参数的单调性后,将应力响应中不确定参数的界限完全组合提出完全混合方法,准确估计参数不确定结构的疲劳损伤期望率区间;简化计算方法则将不确定参数的界限适当组合,由显式表达式近似计算结构的疲劳损伤期望率区间。算例表明,两种方法均具有较高计算精度,且大幅减少计算量。     

含区间参数的结构-声耦合系统摄动分析方法

针对实际工程中普遍存在的结构-声耦合系统,充分考虑系统本身及外载荷不确定性,基于摄动理论建立一阶及高阶参数摄动两种区间分析方法。从耦合系统有限元平衡方程出发,引入区间变量对系统不确定参数进行定量化描述。据传统的一阶Taylor展式及摄动理论,可快速估算系统响应区间上下界。高阶区间参数摄动分析方法除采用改进的Taylor展式对区间矩阵、向量近似估算外,亦保留Neumann级数中部分高阶项,可有效提高响应范围的计算精度。以长方体密闭舱室为研究对象,将计算结果与传统蒙特卡洛方法对比,充分验证所提数值计算方法求解含区间参数结构-声耦合问题的可行性、有效性。     

改进的平行六面体凸模型识别动力学不确定参数区间的方法

提出了一种改进的平行六面体凸模型,以便更普遍地描述不确定参数之间的相关性。结合逆响应面模型,建立了一种动力学不确定参数区间识别方法。首先,采用改进的平行六面体二维模型描述结构动力学响应频率的不确定域相关分布,再构建其多维模型,并通过仿射坐标变换将其转化为标准参数空间中的区间形式;然后,以此参数空间内的响应频率为输入,结构不确定参数为输出,构建能避免区间扩张问题的完全平方项区间逆响应面模型;进而进行区间运算,识别动力学不确定参数区间;最后,以一个3自由度质量弹簧系统仿真算例和一个螺栓连接框架结构模态实验进行了验证。结果说明:此方法能够有效性地识别结构的动力学不确定参数区间,具有较高的识别精度。     

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。     

结构固有频率不确定分析的证据理论方法

结构参数的不确定性导致结构固有频率的不确定性。针对结构动力特性分析中存在的认知不确定,提出一种基于证据理论的不确定量化及灵敏度分析方法。利用证据理论刻画结构参数(如材料属性、几何特征、荷载分布)的不确定性。将基于优化算法的区间分析策略应用于不确定结构的模态分析,研究了结构参数中认知不确定对结构固有频率的影响。提出基于焦元区间变化比的敏感性分析框架判别不确定结构参数对结构固有频率的重要程度。最后,通过一个平面桁架的动力特性分析,验证了所提方法的适用性和有效性。     

非线性不确定结构动力响应的区间逐步离散法

对非线性结构中的不确定性参数用区间表示,提出用区间逐步离散法求解结构动力响应.即将不确定性参数取区间离散点的值,将区间动力方程的求解转化为相应确定性问题,再搜索方程解中的最大和最小值来确定结构动力响应的边界.用算例对此法进行了验证.