不确定结构区间分析的仿射算法

将结构系统中的不确定性参数用区间数表示,建立系统的区间有限元控制方程.对该方程组的求解提出一种基于导数信息的仿射算法.此方法通过令独立的不确定性参数转换成仿射型,将区间线性方程组的求解转化为相应的确定性问题,再搜索各方程解中的最大最小值,得到每个区间分量的边界.先用数学算例对该算法的正确性和有效性进行验证,然后应用于静力区间分析的工程算例,并与其他算法进行比较; 计算结果表明该算法的可行性和有效性.     

关于不确定结构系统区间分析的泛灰数方法的讨论

用区间分析法处理结构静力分析中的不确定问题,得到线性区间方程组,本文针对泛灰数方法求解该区间方程组进行了讨论。基于泛灰数的概念及其运算规则,指出利用泛灰数对区间进行分析存在着一些缺陷,即:泛灰数运算可能造成函数的值域区间小于实际区间,以及泛灰线性方程组与原区间线性方程组可能不同解。这些结论通过算例进行了说明,并提出一种区间数与泛灰数之间的转换规则,以改进泛灰数求解法。最后,将文中改进的泛灰数方法应用于某工程算例的静力区间分析,并与其它算法进行了比较。结果表明,泛灰数方法适用于考虑矩阵元素之间相关性的不确定性结构静力分析问题,而改进的泛灰数方法得到的解区间比原方法更接近于真实解区间。     

结构区间参数反求的DIRECT算法

提出一种基于DIRECT算法的结构区间参数反求方法。对于结构不确定性参数反求问题,一般转化为不确定性传播和模型参数优化的双层求解问题。首先,区间模型用来描述响应和待识别结构参数的不确定性,并建立了相应区间参数反求模型。其次,在迭代反求过程中自适应更新径向基函数用来近似原系统模型,并利用DIRECT算法来求解内层不确定性传播问题。最后,通过遗传算法来求解外层的优化模型,从而识别结构不确定性参数的区间。数值算例用来验证了该方法的正确性和有效性,并将该方法应用来反求车辆乘员约束系统中的不确定性参数。     

非确定区间桁架结构静力分析的区间因子法

工程中的不确定性问题目前可以通过概率方法、模糊方法和区间方法来解决。本文采取了新的区间分析方法(区间因子法)研究分析区间参数非确定性桁架结构的静力分析问题。利用区间因子法可以将结构的物理区间参数、几何变化尺寸等表达为其确定性量和区间因子的乘积,进而结构的位移和应力响应也就能表达为区间因子的函数。分析了算例中结构参数和外载荷的不确定性对结构响应的影响,并进行了对比和讨论,验证了本文方法的合理性与可行性。     

区间参数平面弹性连杆的动力特性分析

应用区间因子法分析了具有区间参数的弹性连杆机构的固有频率,将系统的刚度矩阵和质量矩阵分解为具有相同区间因子的矩阵之和的形式,利用区间因子法将区间变量表示为其区间因子和确定性量的乘积,再从求解系统固有频率的瑞利商公式出发,应用区间算法,推导出了系统固有频率上下限与均值的计算表达式。通过算例,分析了机构物理参数和几何尺寸的不确定性对机构固有频率的影响。     

区间参数桁架结构动力特征值分析的概率处理

将不确定桁架结构中的区间参数用随机变量来表示,对获得的广义区间特征值方程的求解方法进行了研究,提出了一种简洁的算法。此方法假定各区间参量在允许取值区间内为具有熵最大的矩形分布,各随机变量在所定义区域内均匀分布并假设它们彼此独立,将区间特征值方程的求解采用概率理论来处理,再利用随机因子算法,来确定结构动力特征值边界,并与用随机正态分布变量描述的区间求解做了比较。通过实际工程算例对本文方法的有效性进行了验证,并与其他算法进行了比较。     

区间参数结构的一种分析方法

对结构不确定问题的区间有限元分析提出一种求解方法,将给定的区间映射到一个小的参数区间中,并对参数区间进行加法分解.对结构区间有限元方程中刚度矩阵的多变量区间非线性表达式利用泰勒公式线性化,将区间非线性运算转化成为区间参数的线性运算,在一定程度上减小了区间运算中的扩张问题,再利用区间参数摄动方法或区间的直接优化方法获得问题的解答.文中通过两个算例,给出该方法与未经线性化的区间数学算法结果的比较.     

计算广义Rayleigh商的泛灰数学方法

将不确定结构中的区间参数用泛灰数表示,对获得广义区间特征值方程的求解方法进行了研究,提出了一种简洁的算法.利用泛灰数的可扩展性对区间问题进行了分析,通过数学算例说明泛灰数不仅具有区间分析功能,且能解决区间分析所不能解决的问题.根据广义Rayleigh商的性质和对区间特征值的单调性分析,研究了广义区间特征值方程的求解方法,提出了一种基于泛灰数学的计算广义Rayleigh商法.将此算法应用于两个算例,通过与其他算法结果比较,验证了该方法具有计算简单、准确可靠,故有一定的工程应用价值.     

含区间参数结构的静态响应分析新方法

文中对含区间误差参数线性工程结构静态响应问题给出解的定义,并提出一种隐函数寻优求解新方法.该方法在不需要知道问题解具体解析表达式的前提下,直接利用区间线性方程组本身的微分形式,给出解向量关于区间参数敏感度的迭代表达式,并把它作为判别问题解所在区间的准则,利用问题具有极值的特点,借助于对分优化策略能客观上得到区间方程组的区间真解.算例结果表明方法的有效性和实用性.文中方法能推广用于工程模糊线性问题的求解,结合拟线性方法,也可用于求解相应的工程模糊非线性问题.     

不确定性桁架结构区间有限元分析的区间因子法

利用区间因子表征区间变量的不确定性,将区间变量表示为其均值和区间因子的乘积;根据区间运算规则,将区间分析与有限元方法相结合,提出了非概率不确定的结构的一种区间有限元分析的方法。构建了区间参数杆系结构在区间荷载作用下的分析模型,导出了结构的区间位移和区间应力响应区间变量表达式。通过算例考察了任一结构参数和荷栽的不确定性对位移和应力的影响,获得了一些有意义的结论。     

基于中心复合实验设计的区间有限元方法

区间有限元方法是解决含不确定变量的实际工程问题最为有效的方法之一。对于区间有限元的算法中,区间扩张是其固有问题。区间顶点法能够得到区间线弹性的精确解。然而区间有限元顶点法的计算量大;同时对于实际工程问题,不能确定复杂结构响应在变量区间变化范围内是否为单调的问题。针对上述区间顶点法的两个主要缺点,提出了用中心复合实验设计来降低区间顶点法的计算量,同时检验结构响应函数是否单调,为了区间顶点法的运用提出了理论依据。数值算例表明文中提出方法的有效性以及可行性。     

考虑参数区间不确定性的子结构模态综合法

为提高大型复杂结构不确定性分析的计算效率，提出了一种考虑参数区间不确定性的改进自由界面子结构模态综合法。首先，根据系统特点将其划分为若干子结构，采用摄动法对含有区间不确定性参数的子结构进行分析，为减小模态截断误差，考虑剩余柔度的影响，通过构造1组与低阶模态加权正交的等效高阶模态集，避免了直接对系统刚度矩阵进行求逆的计算过程，解决了含有刚体位移时的子结构剩余柔度矩阵的求解问题；其次，根据界面连续性条件，得到考虑参数区间不确定性的系统模态综合方程；最后，分别采用本研究所提出的方法以及Monte Carlo法对某钢架桥模型进行了不确定性分析。计算结果表明，本研究方法在保证计算精度的同时可以有效提高模型计算效率。     

结合模态区间分析和IARR的不确定性损伤识别

针对结构不确定性损伤识别中经典区间算法容易发生扩张的问题,提出将模态区间分析和改进解析冗余度(improved analytical redundancy reduction,简称IARR)相结合的损伤识别方法。首先,将结构静力平衡方程用约束条件方程组表示,通过改进解析冗余度使得方程组仅包含平动变量;其次,把与假定损伤单元相关的方程集中在同一子集,代入区间变量将方程扩展成区间形式,通过模态区间运算判断各约束条件的满足情况来实现损伤定位;最后,采用静载作用下的试验钢梁验证所提出的方法,结合刚度参数、挠度参数和外荷载3种随机变量,建立各梁段约束条件方程。结果表明:考虑测试误差、参数不确定性时,能通过约束条件的不满足有效定位梁的小损伤。     

不确定性参数识别的模态区间逆响应面法

结合模态区间分析及响应面的相关理论,提出一种新的不确定性参数识别方法,即模态区间逆响应面法。首先,以有界区间数来量化结构参数的不确定性,通过合理的实验设计确定样本数据;然后,以响应为输入,设计参数为输出,采用逐步回归分析构造设计参数与结构响应的模态区间逆响应面模型,进而直接在模态区间逆响应面模型上进行模态区间运算,即可识别材料参数的变异性区间;最后,采用一组钢板模态实验来验证所提方法的可行性及可靠性。结果表明:所提方法可准确识别钢板材料参数的取值区间,有效地解决多重变量区间运算存在的区间过估计问题,识别过程避免区间迭代优化,具有较高的计算效率。     

基于区间分析的LuGre摩擦模型参数辨识方法

针对LuGre摩擦模型参数耦合、动态参数辨识困难等问题,提出一种基于区间分析的LuGre摩擦模型动态参数辨识方法。首先,简要介绍了边界误差估计方法及其在系统模型为常微分方程时系统参数辨识中的应用,然后,基于两步法思想,分别采用最小二乘法和基于区间分析的边界误差估计方法对4个静态参数和2个动态参数进行了辨识。该方法有效避免了采用传统非线性辨识方法辨识LuGre摩擦模型动态参数时初值确定困难、对辨识结果影响大以及显性目标函数不易给出等缺陷,同时,辨识得到的参数为全局最优。最后通过实例验证了该方法的正确性和有效性。