考虑模型偏差的结构动力学模型修正

针对结构有限元模型修正后仍可能存在模型偏差的问题,提出用待修正参数的不确定性来表征模型偏差的有限元模型修正方法。首先,基于响应面方法识别得到待修正参数的最优值,并通过计算结果与试验结果比较获得模型偏差;然后,基于响应面模型并结合灵敏度分析计算得到模型偏差对待修正参数的影响,从而得到考虑模型偏差后待修正参数的区间;最后,通过一个悬臂梁工程实例的模型修正,验证了笔者所提出方法的可行性。结果表明,考虑模型偏差的修正可以提高模型可靠性。     

基于随机和认知不确定性分离的PBX构件可靠性分析

由概率或概率盒方法量化高聚物粘结炸药(PBX)构件几何尺寸、材料属性、所受载荷等参数的不确定性,通过嵌套抽样法进行了不确定性传播分析,以分离随机和认知不确定性的影响。定量叠加了数值误差和模型形式误差,最终获得结构关心响应量的不确定性和炸药件的可靠度区间,与传统确定性的强度校核方法以及经典概率方法的可靠性分析结果进行了比较。结果表明,考虑不确定性的可靠性评估比传统确定性强度校核降低了工程应用的风险,而本方法给出的可靠度区间包含了经典概率方法计算的可靠度,在认知不确定性影响严重时仍然适用,并随着认知不确定性的缩减收敛于真实可靠度。     

He离子辐照对PZT陶瓷和微驱动器力电耦合性能的影响

为研究He离子辐照效应对压电微驱动器的力电耦合性能的影响规律。本文开展了3种不同剂量的He离子辐照实验,结合纳米压痕实验和有限元模拟技术,对辐照前后的PZT材料进行各向异性弹性参数识别;利用电学测量仪测量材料的压电和介电参数,并通过数值模拟研究辐照效应对微驱动器电致变形响应和固有频率的影响。结果表明,随着辐照剂量的增加,PZT压电材料的弹性参数、压电参数和介电参数均发生一定量的衰减,衰减率分别小于10%、4.8%和16.6%;辐照效应下,微驱动器的最大电致输出位移的变化率不超过4.6%,最大拉应力的变化率不超过5.4%,驱动器的前五阶固有频率的变化率不超过1%。      

不确定性因素对某橡胶隔振器连接刚度的影响

设计了两类可以分离某橡胶隔振系统不确定性源的模态试验,并对每类试验进行了重复试验。根据试验结果,基于传统有限元模型修正方法对隔振系统的连接刚度进行了识别。基于贝叶斯方法并结合马尔可夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo,简称MCMC)抽样研究得到了连接刚度的概率密度,并结合随机变量的运算量化了各不确定性源对隔振器连接刚度的影响,最后通过确认试验验证了连接刚度不确定性模型的有效性。研究结果表明,隔振系统装配不确定性对连接刚度的影响比隔振器橡胶材料分散性的影响低一个数量级。     

预紧垫层结构振动环境下层间转动试验

振动环境下预紧回转体结构的层间相对转动滑移问题,一直是困扰工程设计领域的难题。为研究预紧回转体结构在振动环境下的层间转动现象,笔者设计了多层回转体预紧垫层结构,并基于Hamilton原理建立了该结构的动力学模型,分析了该类结构发生转动现象的机理。在此基础上,开展了振动环境下试验件层间转动试验,获得了确定的层间转动现象,并通过调整结构参数研究了振动量级、振动频率、预紧载荷和偏心结构等因素对层间转动的影响。试验结果验证了理论的正确性,深化了预紧回转体结构层间相对转动机理的认识可为该类结构的防转设计提供支撑。     

一类预紧偏心垫层结构的动态特性与稳定性分析

为研究预紧偏心垫层结构的动力学现象及其转动滑移机理,考虑其内层转动和层间相对滑移耦合自由度,建立了结构的动力学模型。数值分析了无滑子系统的动力学现象及稳态振动下的层间临界滑移激励强度;采用区间均匀分布描述初值的策略探讨解对初值的敏感性,统计分析了不同偏心量下全系统层间转动滑移平衡解的概率分布特性。