弹性机翼阵风响应和载荷减缓与风洞试验验证

针对弹性机翼风洞模型,采用经典控制理论设计能够同时减缓翼尖加速度(WTA)和翼根弯矩(WRBM)的阵风减缓控制律.试验在航天空气动力技术研究院FD-09低速风洞进行.风洞试验段尺寸为3m×3m.理论和试验结果均表明,当来流速度为14m/s时,针对频率为2Hz-3Hz的阵风,阵风减缓控制律可使WTA和WRBM分别减小25...     

区间数多产品多计划期生产计划问题的目标规划求解方法

针对多目标、多产品、多计划期和需求、生产费用、生产能力等参数不确定的综合生产计划问题进行了研究。引入区间数描述生产计划问题中存在的不确定性,建立了以生产成本最小和设备利用率最大为优化目标的目标规划模型。为求解模型,运用区间规划理论和基于区间序关系的可能度定义,实现了区间目标规划模型的清晰等价转换,并采用Lingo软件完成模型求解。该方法解决了传统不确定优化方法在获取概率分布和模糊隶属度函数较为困难的不足,能根据决策者的偏好以交互方式分析出不同置信水平对目标的影响,为决策者在不确定环境下进行生产计划决策提供理论依据。最后,通过算例说明方法的有效性和灵活性。     

不确定结构动力响应的区间逐步离散法

对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。     

输电线路导线阵风响应系数研究

采用阵风荷载因子法推导了不同档数、影响线函数下输电线路导线阵风响应系数的计算公式,研究了湍流积分尺度、风速、档距、共振响应分量、分离系数和峰值因子等因素对导线阵风响应系数的影响规律,并将其与现行ASCE规范和中国规范的导线阵风响应系数进行了比较分析.分析结果表明,计算导线跨中位移和输电塔风致响应时,应分别考虑单档和相邻...     

结构静力分析的区间摄动有限元法

基于新的区间参数系统响应界值的评估方法,推导了基于Taylor展开的区间摄动有限元法和区间参数摄动有限元法的高阶求解方法。并提出了一种新的区间摄动有限元法,该方法将刚度矩阵的逆矩阵用一系列Neumann展开级数来表示,最终得到结构响应摄动量的上下界限,是对结构响应鲁棒性的一种直接评估,因此称之为区间鲁棒摄动有限元法。比较了三种区间摄动有限元法的计算精度和计算效率。算例结果表明：区间鲁棒摄动有限元法具有较好的精度,能够适用于大型航空航天结构的不确定分析和优化。     

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。     

基于界面元法含分层损伤复合材料层合板的区间分析

基于界面元法研究了含有不确定参数复合材料层合板分层的问题, 以区间数学为基础, 将不确定参数区间定量化, 提出一种含有不确定参数复合材料层合板分层的区间分析方法, 并从数学证明和数值算例两方面与概率方法进行对比, 验证区间分析方法的可靠性。通过区间分析方法给出了不确定参数对DCB (Double cantilever beam) 分层临界载荷的影响, 并且得到在一定初始裂纹长度或铺层数量下, 具有不确定参数DCB 承载临界载荷的上下界值, 这为不确定结构设计提供一定的依据。      

基于舵机动态特性测试的阵风减缓控制系统设计

利用所设计的舵机测试系统对飞翼布局阵风减缓试验模型所采用的伺服舵机(Hitec-7954SH)带载情况下的动态特性进行测试,并根据试验数据辨识出舵机的传递函数。设计舵机补偿控制系统补偿舵机的幅值衰减和相位滞后,并在此基础上设计阵风减缓控制系统。仿真计算表明:在von Karman连续阵风激励的情况下,所设计的控制系统能有效减缓模型的阵风响应。然而,舵机动态特性会对阵风减缓控制系统产生影响:幅值衰减会降低阵风减缓控制系统的减缓效果而相位滞后会使得所设计的阵风减缓控制系统在某些频率范围内加剧飞机的阵风响应。比较舵机补偿控制系统开/闭状态下模型的阵风响应,在断开舵机补偿控制系统的情况下,所设计的阵风减缓控制系统的减缓效果降低,甚至加剧某些响应,说明舵机补偿控制系统的必要性,并为之后的风洞试验和飞行试验提供参考。     

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.     

随机质量板的振动响应及其统计分析

以Rayleigh-Ritz能量法和Lagrange动力学方程为基础,提出了一种分析随机质量板的振动响应方法,并对其统计特性进行了分析.考虑到工程中各种因素导致板的不确定性,在分析板的振动响应时,首先将板当作是各向同性的均匀质量板.应用Rayleigh-Ritz能量法分析板的振动能量,将由各种不确定性导致的板的振动响应作为由板上的附加质量块引起的因素来考虑,通过附加质量块在板上的分布来建立其动能,然后应用Lagrange动力学方程建立随机质量板的运动方程,求解该运动方程来分析板的振动响应.该方法可以根据分析对象的边界条件和分析频率需要,选取合适的基函数,提高在高频时板的振动响应的分析精度.应用Monte Carlo数值仿真验证了该方法.结果表明,由该方法得到的随机质量板的特征频率空间与由随机矩阵理论预测的结果是一致的;验证了该方法的正确性.     

区间桁架结构有限元分析的区间因子法

研究了具有区间参数的桁架结构在区间力作用下的有限元分析方法。利用区间因子法,桁架结构材料物理参数、几何尺寸和外荷载均可表达为其区间因子和其确定性量的乘积,进而结构的位移和应力响应也可表达成区间因子们的函数。利用区间算法,推导出了结构位移和应力响应的上、下限和均值的计算表达式。通过算例,分析了结构参数和外荷载的不确定性对结构响应的影响,并验证了模型和方法的合理性与可行性。该方法的优点是能够反映结构某一参数的不确定性对结构响应的影响。     

模糊随机结构屈曲问题的区间有限元法

利用可靠度理论中的置信区间和模糊集理论中的λ截集方法,可以把结构中的随机参数和模糊参数转化为区间数.这时模糊随机有限元平衡方程转化为区间方程组,因此利用区间运算方法或蒙特卡洛直接抽样法可以求解模糊随机结构屈曲问题,并且得到一个区间解.如果结合结构稳定性理论,在某些特定的情况下,其计算量与求解一个相应的确定性问题有限元法的计算量相当.     

隧道纵向地震反应分析的整体式反应位移法

对于非一致地震动作用下隧道纵向地震反应问题,采用地下结构横断面地震反应的整体式反应位移法的基本原理,给出了一种根据自由场地震反应确定隧道纵向反应最不利变形和最不利内力发生时刻,即最不利时刻的确定方法,提出了适用于地下隧道结构纵向地震反应分析的整体式反应位移法。该方法通过自由场静力分析模型,根据隧道埋深位置处的自由场最不利变形确定等效地震作用,通过隧道结构-地基整体模型的静力计算获得隧道结构的最不利地震反应。以北京某地铁区间盾构隧道结构为研究对象,分别采用纵向整体式反应位移法和动力时程分析方法进行了出平面剪切波入射下隧道结构纵向地震反应计算,并将二者的计算结果进行了对比与分析。结果表明,该文提出的纵向整体式反应位移法概念明确、过程简便,具有良好的计算精度,可用于非一致地震动输入下隧道等长线型地下结构的抗震分析。     

曲线梁桥地震响应的简化分析方法

曲线梁桥的平面不规则性引起的弯扭耦合效应,导致了地震响应的复杂性.对弹性支座上的刚性桥面系统建立了具有刚度偏心的简单曲线梁桥模型,给出了自振特性和地震响应的简化计算方法.通过数值模拟比较,系统地分析了各种影响因素及其对曲线梁桥动力响应的影响规律和计算图表,可以在抗震初步设计中参考使用.     

响应面法在结构体系可靠度分析中的应用

一个失效模式由许多的失效单元构成,它是一个并联系统;而所有的失效模式构成一个串联系统.整个结构体系可看成是许多并联系统(失效模式)组成的一个串联系统.首先,利用基于响应面的随机有限元法来获得失效模式中各个单元的极限状态方程,这些方程都是二次多项式;第二步,利用结构可靠度分析中的几何法得到这些方程的等效线性化方程从而可逐步得到该失效模式的等效线性化方程;第三步,计算各失效模式间的相关系数;最后,由Ditlevsen界限法来计算结构的体系可靠度.算例表明,利用该方法来获得大型、复杂结构的体系可靠度具有高效、实用的特点.     

用柔度传递方法计算一维结构的轴向反应

本文根据一维结构体系中节点上、下柔度的概念,由节点的平衡条件和杆件的位移协调条件,导出了节点上、下轴向柔度的传递计算公式,并提出了用柔度传递方法求解一维结构的轴向静力和动力反应的方法。     

结构随机分析的向量型层递响应面法

结构随机分析的传统响应面法通常用于显化表示某一随机响应量在结构特定点的涨落,属于标量型响应面法。为克服传统响应面法的局限性,提出了结构总体节点位移向量显化表示的层递响应面法,属于向量型响应面法。首先利用Karhunen-Loève级数线性展开随机刚度矩阵和节点荷载向量,并定义随机场均值处的刚度矩阵作为预处理器,进而生成预处理Krylov子空间;然后将结构总体节点位移向量在该空间中层递展开,建立向量型的层递响应面,有效保持了节点位移之间的协调性;最后分析了层递响应面与混沌多项式之间的关系,给出了样本点选取原则,建立了节点位移向量的均值和协方差计算公式。通过算例分析,验证了层递响应面法的高精度、全域性和快速收敛性。     

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。     

沉管隧道纵向地震响应分析的多体动力学方法

沉管隧道纵向地震响应分析是沉管隧道抗震设计的关键。根据沉管隧道结构的几何特征和结构特点,基于合理假设建立了沉管隧道的多刚体-弹性阻尼铰-阻尼铰动力学模型,并运用多体动力学理论中的离散时间传递矩阵法(MS-DT-TMM)推导出了其数学模型及表达式。通过算例进行了沉管隧道纵向地震响应的时程分析,并将该方法与传统有限元方法的计算结果进行了对比,结果表明了MS-DT-TMM法的可行性和有效性,为快速实现沉管隧道抗震计算分析提供了新的手段。