基于梯度搜索法的非线性结构可靠性分析方法

很多工程结构具有非线性特征强且功能函数为隐式的特点,以往方法难以精确、高效地分析其可靠性,为此提出一种基于梯度搜索法的强非线性结构可靠性灵敏度分析方法。根据工程结构的隐式功能函数,利用差分法计算初始抽样点附近的梯度信息;基于验算点梯度搜索法,获得与抽样点对应的距极限状态曲面距离最小的极限状态点,过该点依据Taylor展开法将极限状态曲面线性展开;在线性化的极限状态面上继续确定抽样点,并采用高次梯度搜索法继续寻找极限状态曲面上的对应点;经若干次迭代搜索,获得一组极限状态曲面附近的训练样本,在此基础上采用多项式函数、响应面函数等拟合极限状态方程,计算可靠度及可靠性灵敏度。研究结果表明,与重要抽样法、二次响应面法和经典验算点法比较,新方法具有计算精度高、抽样次数少的优点,适用于强非线性隐式结构的可靠性分析问题。     

基于梯度搜索法的非线性结构可靠性分析方法

很多工程结构具有非线性特征强且功能函数为隐式的特点,以往方法难以精确、高效地分析其可靠性,为此提出一种基于梯度搜索法的强非线性结构可靠性灵敏度分析方法。根据工程结构的隐式功能函数,利用差分法计算初始抽样点附近的梯度信息;基于验算点梯度搜索法,获得与抽样点对应的距极限状态曲面距离最小的极限状态点,过该点依据Taylor展开法将极限状态曲面线性展开;在线性化的极限状态面上继续确定抽样点,并采用高次梯度搜索法继续寻找极限状态曲面上的对应点;经若干次迭代搜索,获得一组极限状态曲面附近的训练样本,在此基础上采用多项式函数、响应面函数等拟合极限状态方程,计算可靠度及可靠性灵敏度。研究结果表明,与重要抽样法、二次响应面法和经典验算点法比较,新方法具有计算精度高、抽样次数少的优点,适用于强非线性隐式结构的可靠性分析问题。     

基于二参数寻优设计点的混合结构可靠性分析算法

针对机械结构中既含随机变量又含区间变量的混合可靠性问题,提出一种基于二参数的混合可靠性分析算法。区间变量使可靠性分析问题变为双层优化问题,为降低双层优化模型对计算效率的影响,将其解耦为概率分析和区间分析高效循环序列迭代模型;在概率分析时,引入两个调 整参数,分别控制搜索步长和搜索方向,以实现寻优设计点、保证收敛的稳定性及搜索效率;在区间分析时,将区间分析问题转化为方便求解的二次规划问题,并结合梯度投影法搜索区间最优点;通过两个案例分析,对所提算法的计算精度和效率进行验证。结果表明：该算法与蒙特卡洛抽样法相比,计算的最大失效概率相对误差均在5%以内,且函数调用次数在1 000次以内即可达到收敛;当功能函数非线性程度较高时,该算法同样具有较高的计算精度、效率及收敛稳定性。     

结构可靠性优化的通用生成函数-序列优化与可靠性评估方法

通用生成函数（UGF）法在处理随机变量为非正态、功能函数为高度非线性的概率分析问题时具有较大优势。为提高结构可靠性优化求解的精度，提出了一种基于通用生成函数的序列优化与可靠性评估方法。该算法引入高精度可靠性分析方法和偏移向量求解策略完成优化，将迭代过程分为3个环节完成：第1环节利用最小二乘法拟合偏移函数的响应面回归模型，根据模型和许可可靠指标求解偏移向量；第2环节根据所求偏移向量完成确定性优化，得到当前设计点；第3环 节利用UGF法进行可靠性分析和评估，并根据相关约束重新构建偏移函数。算例分析表明，所提方法在保证求解效率的同时提高了优化精度，并很好地解决功能函数为高度非线性时优化结果无法收敛的问题。     

基于降维可视化技术的结构可靠性灵敏度分析

针对多维隐式结构可靠性问题,应用降维可视化技术进行可靠性灵敏度分析。基于iHLRF法求解设计点,根据模型计算精度确定有限差分步长。用一条直线将平面分为安全域和失效域两部分,通过计算直线初始位置附近数据点对应的响应量,来调整并确定直线的最终位置,根据直线上方数据点提供的信息计算可靠性灵敏度。提出的可靠性灵敏度分析方法的准确性不受维度以及非线性的影响,且效率较高。最后计算了两个结构系统的可靠度及各个变量的可靠性灵敏度,为结构设计提供了理论依据。算例表明了文中所给出的计算公式的正确性和有效性。     

基于泰勒展开法的结构混合可靠性分析

针对既有随机变量又有区间变量的混合不确定性问题，提出一种新的可靠性分析方法。该方法基于泰勒展开，得到了结构功能函数上界和下界的表达式；借助于降维方法，将功能函数近似表示为n个一维变量函数之和，利用泰勒展开，推导结构功能函数的前4阶中心矩；运用四阶矩法可分别获得结构失效概率的上界和下界。该方法无需随机变量的分布概型，避免了对迭代最可能失效点的求解。数值算例结果表明，该方法具有较高的计算精度和较好的适应性。     

基于迭代制导的运载火箭入轨级弹道设计及仿真

为了实现运载火箭快速高精度入轨,基于迭代制导设计了入轨级制导方案.纵向通道采用基于飞马火箭的线性正切迭代制导律,采用牛顿迭代法快速求解俯仰姿态角;利用纵平面预测得到的纵向关机点状态和关机时间以及侧向通道关机点状态公式,对轨道倾角进行预测控制.数值仿真表明,提出的方法在稳定性、快速性、制导精度等方面均具有相对优良的品质.     

基于共轭梯度下降法的RBF神经网络预测算法

针对当前神经网络预测算法在解决训练样本较多的复杂非线性系统问题时易陷入局部最优、训练时间较长、准确度不高的问题,提出了基于共轭梯度下降法的RBF神经网络预测算法。该算法在传统径向基神经网络的基础上,引入平滑因子对共轭梯度下降法进行优化,并且能够自适应改变三个重要参数的学习率步长。将改进的预测算法应用于已知轮毂应力预测轮扭矩的多输入单输出非线性系统,通过仿真实验得到测试样本预测值与真实值的曲线对比、改进的算法与标准RBF神经网络算法的误差性能曲线对比。仿真实验结果表明,该算法比传统RBF神经网络算法迭代次数更少,收敛速度更快,预测准确度更高。     

无验前信息的成败型弹药产品可靠性评估

为有效评估成败型弹药的可靠性,介绍成败型部件可靠性经典评估方法和Bayes 评估方法。针对无验前 信息的弹药成败型部件可靠性评估问题,提出采用3 种常用共轭先验来求其可靠性下限,并通过数值仿真分析,得 到常用共轭先验分布对可靠度置信下限的影响规律以及每种共轭先验分布的适用情况。结果表明：3 种共轭先验分 布评估得到的结果较为合适,可为提高弹药可靠性评估的准确性提供支持。     

坦克零部件疲劳可靠度计算的一种近似方法

该文结合坦克零部件疲劳强度可靠性Ｗｅｉｂｕｌｌ分布应力和对数正态分布强度的特点，对ＪＣ法进行改进，在设计验算点处用等效对数正态分布直接计算其可靠度指标，迭代次数少，计算简单。由于该方法只需对应力作等效对数正态变量变换，既符合坦克零部件应力谱服从偏态分布的特征，又不必对强度分布作近似处理，计算工作量相对比ＪＣ法少，精度也高。     

几种用于非线性函数逼近的神经网络方法研究

采用一个较小的学习率,在都满足相同误差指标的情况下,通过应用几种比较有代表性的BP网络,RBF网络和Elman网络逼近一非线性函数,得出各种不同的网络结构和训练算法对逼近结果的影响。L-M算法训练所需时间少,逼近精度较高。弹性BP算法的前向网络能消除梯度幅度的不利影响。变梯度SCG算法不需在迭代中进行线性搜索,从而避免搜索方向计算的耗时问题。径向基函数网络对于输入信号具有很好的局部逼近能力,对反馈型Elman网络而言,虽然其逼近效果也能满足误差指标的要求,但其训练所需的步数和时间却很长。     

基于频率域三维等效源的磁梯度张量转化方法

针对传统空间域条件下等效源计算方法中存在参数设计复杂、受噪声影响较大的问题,提出基于频率域等效源的磁梯度张量正则化转化方法。给出基于频率域地下水平长方体层的磁梯度张量正演理论,为频率域的反演计算提供理论基础;构建频率域三维等效源,并利用迭代法自适应确定地下网格划分深度与精度,实现计算过程的自动化。采用C范数正则化选择方法对地下等效源模型的磁梯度张量数据进行正演计算,提高了计算结果的稳定性。仿真和试验结果表明,在噪声条件下,该方法能够准确还原磁性异常体的磁梯度张量数据,具有较好的抗噪性以及计算效率。     

基于线性引力场的运载火箭弹道设计研究

为了解决运载火箭末级小推重比情况下最优弹道设计的问题,达到火箭入轨速度损失更小、消耗推进剂更少的目的,采用更加准确的线性引力场模型,通过简化偏航程序角和协态变量,将真空飞行段最优推力方向转换为含有5个约束条件的两点边值问题进行求解,进而通过积分运动方程得出最优弹道.此外,结合运载火箭飞行的特点对迭代初值进行了研究,提出...     

基于神经网络的结构疲劳可靠性优化设计

研究了人工神经网络在结构疲劳可靠性分析和结构优化设计中的应用。结构的疲劳寿命与各影响因素之间呈高度的非线性关系,或隐函数关系,传统的结构可靠度分析方法计算困难。采用神经网络响应面法模拟结构的极限状态函数及其偏导数,从而进行疲劳可靠性分析,在此基础上采用神经网络法对结构进行疲劳可靠性优化设计,通过算例说明其适用性及可行性。     

基于自适应神经网络的火炮身管结构优化研究

针对火炮多学科优化设计存在计算量大、收敛慢和易陷入局部最优的问题,提出一种基于自适应径向基函数（RBF）神经网络的结构优化方法。编程计算火炮高低温压力曲线,并对ABAQUS有限元软件二次开发将其加载进有限元模型以获取身管的优化目标值,构建其与设计变量间自适应RBF神经网络模型。引入罚函数法处理约束条件,采用遗传算法在模型中求解寻优。每次优化迭代时利用建立的局部和全局分析模型分别选取更新点,增加样本点来更新神经网络,以提高神经网络的局部和全局预测能力。采用典型函数算例和某火炮身管结构多目标优化,实例验证了所提出优化策略的有效性。研究结果表明：身管优化后质量减小了6.63%,结构刚度提高了5.60%,最大等效应力减小了6.34%;与仅使用遗传算法相比,该方法所需的有限元模型调用次数降低了86.5%,运行时间减少了83.3%,为火炮结构设计和优化提供了参考。     

基于工件稳定性的全区域夹紧力变向迭代规划算法

研究机械加工过程中夹紧力的合理规划是保证加工质量的核心环节,对于实现加工过程的可靠性和精密化至关重要,为此构建了全区域夹紧力变向迭代规划算法。根据工件在装夹布局中的受力状态以及工件与装夹元件之间接触力的方向约束条件,分别依据夹紧力大小与夹紧点位置的未知和已知情况,结合线性规划技术建立了力的存在性和力的可行性分析方法。在夹紧力存在的条件下,通过离散夹紧表面为点集的方法,逐点地以一定步长正向从最小值开始选取夹紧力的大小,根据当前值与上一次取值之间可行性的差异,确定下一次取值的步长及其方向,若可行性相同则以相同步长继续正向取值,否则步长减半、反向取值,直至步长的绝对值在阈值范围之内,建立全区域内夹紧力的变向迭代规划算法。该算法将连续型的夹紧力设计问题转化为离散型,不仅适合于形状复杂的工件,而且还利于计算机实现夹紧力的自动化设计。