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。     

反馈系统强镇定的区间算法

反馈系统强镇定不改变受控系统的传递零点，而受控系统的传递零点影响反馈系统跟踪参考信号和扰动抑制等能力；反馈系统可否强镇定还与两个受控系统是可同时镇定有密切关系。给出了判定和计算受控系统强镇定的一种新的算法－区间算法。这种算法是一种大范围求解方法，能同时求出受控系统的全部零点。     

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。     

区间参数结构动力特征值分析的仿射算法

将不确定结构系统中的区间参数用仿射型来表示,对获得的广义区间特征值方程的求解方法进行了研究,提出了一种改进的仿射算法。此方法考虑到广义特征值方程中各区间元素的相关性,通过独立的区间参数在子区间上转为仿射型,将特征值方程的求解转化为相应的确定性问题,再利用常规的仿射算法,搜索方程解中的最大最小值来确定各阶特征值边界。先用数学算例对所提改进的仿射算法的有效性进行了验证,随后将其应用于工程算例的特征值区间分析中,并与其它算法进行了比较。结果表明该算法是合理可行的,有较高的准确性。     

扩展特征系统实现算法在结构模态参数识别中的应用

特征系统实现算法(ERA)需要以自由响应或脉冲数据作为前提,而实际工程中,随机荷载作用下的响应较为常见.该文在ERA算法的基础上进行扩展,引入观测马科夫(Observer Markov)参数,推导并提出扩展特征系统实现算法(EERA),使其可以应用于随机荷载下的强迫振动响应,提高计算精度.该文首先引入3个自由度数值模拟...     

结构区间有限元方程组的一种解法

针对结构静力区间有限元方程组的求解提出了一种简易解法。该法将含区间变量的整体刚度矩阵在区间变量的中值处进行一阶泰勒式展开。在对刚度矩阵展开式进行近似处理之后,将刚度矩阵的逆矩阵用一系列的Neumann展开级数来表示。为减小区间运算的扩张,利用区间乘法运算的次分配律和相关运算规则,导出不确定结构响应量上界、下界的计算式。几个算例结果分析表明:该方法具有较好的精度,是可行和有效的,且易于编程实施。     

基于Epsilon算法的不确定性结构二阶区间优化方法

该文提出一种求解不确定性结构模态的二阶区间优化算法,首先应用拉格朗日乘子法将带有约束条件的模态优化问题转化为非约束优化,再用区间扩展的二阶泰勒展开式近似表述不确定性结构的模态区间函数。由于其二阶常数项(海森矩阵)的计算十分繁琐,这里采用DFP方法(Davidon and Fletcher-Powell method)近似迭代计算该常数项,同时计算满足约束条件和优化目标的结构参数和参数不确定性区间。在结构重分析中采用Epsilon算法,从而在保证计算精度的同时节省了计算时间。通过算例计算进一步证明该方法对于板壳加筋不确定结构的优化是有效的。     

主动隔振平台模态区间参数模型的独立模态控制方法

针对六自由度隔振平台模态区间参数模型的控制器设计问题,提出了一种模态参数存在摄动时的独立模态控制设计方法,其中将振型矩阵存在不确定性时的模态位移变换转换为模态坐标下增广的等效模态位移测量噪声,在模态控制器设计时通过对噪声的适当加权进行处理;将振型矩阵存在不确定性时的实际控制力变换等效为模态控制器设计时的控制输入矩阵的摄动.通过所提出的方法,将振型矩阵存在不确定性的模态控制器设计问题转换为输入矩阵存在摄动的新辅助系统的控制器设计,为模态参数区同模型的性能鲁棒控制器设计奠定了理论基础.对六自由度隔振平台进行了直接干扰和地基干扰下的主被动隔振实验,实验结果证实了所提方法的有效性.     

蚁群算法求解弹性本构参数区间反问题

建立了弹性本构参数区间反问题的数值模型,利用区间参数摄动有限元方法和基于网格划分策略的连续域蚁群算法进行求解,探讨了非均质、不确定区间半径、初值选择及数据噪音对反演结果的影响,数值验证给出令人满意的结果。     

三参数区间数研究及其在决策分析中的应用

在定义三参数区间数的基础上,给出了三参数区间数的运算关系;然后将权重为区间数的多指标决 策问题转化为指标取值为三参数区间数的多指标决策问题;在三参数区间数理想方案点定义的基础上,给出了 权重为三参数区间数的逼近理想点法;最后将其应用于某城市公交线网的优化调整中。结果表明,该法科学合 理、切实可行。     

区间参数杆系结构非概率可靠性指标的改进仿射算法

将杆系结构中的不确定性参数用区间数表示,建立结构的非概率可靠性指标求解方程。将矩阵形式的仿射算术和递归导数信息结合,提出了改进的二元区间多项式矩阵形式的仿射上下界公式。给出了有界不确定性变量的仿射型和区间形式的相互转化,将有界不确定性变量的仿射型及结合导数信息的矩阵形式的仿射运算引入到杆系结构基于区间模型的非概率可靠性指标计算中。分别以某外伸梁和十杆桁架结构为例对该方法的可行性和有效性进行了验证。     

区间参数空间结构的瞬态温度场数值分析

针对含有区间参数的空间薄壁圆管结构,基于区间分析理论,给出其在持续热流作用下瞬态温度场问题的区间分析方法。将结构所有物性参数均视为区间变量,建立了空间结构的瞬态热分析有限元模型,对该模型在空间域上利用有限元离散,在时间域上利用差分递推。基于区间扩张理论和Taylor级数展开,利用矩阵摄动方法求解,获得了区间参数结构的瞬态温度场响应的区间范围。通过算例的计算结果与参考文献结果的对比,显示了文中计算模型的合理性和方法的有效性。     

既有结构材料强度的信度推断方法

既有结构当前的材料强度是客观上完全确定但具有主观不确定性的未确知量.目前的区间估计法为概率推断方法,并不完全适用于对既有结构当前现实的材料强度的推断.该文针对既有结构的特点,分析了目前区间估计法的缺陷,提出了既有结构当前材料强度的信度推断方法.该法具有良好的理论基础,不仅考虑了测试构件与未测试构件之间的差别,而且能够合...     

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.     

在役石油管道超声检测

阐述了超声检测技术于在役输油管道检测中的应用，提出了一种新型结构的在役管道检测爬机；对该结构爬机的一些关键技术进行了论述。     

具有区间参数的智能桁架结构自振特性分析

研究了具有区间参数压电智能桁架结构的动力特性分析问题,在压电主动杆和被动杆的物理参数和几何尺寸同时为区间变量时,利用区间因子法建立了结构的刚度矩阵和质量矩阵;从结构振动的Rayleigh商表达式出发,利用区间运算推导出结构特征值不确定变量的计算表达式。通过算例分析了不确定性智能桁架结构参数的区间分散性对其动力特性的影响,并获得了一些有意义的结论。     

无砟轨道端刺结构纵向位移的解析算法及应用

考虑高速铁路纵连板式无砟轨道底座板、摩擦板、端刺结构及路基土体的相互作用关系,深入分析了端刺顶部水平力的传递机理,借鉴水平荷载及弯矩共同作用下单桩承载力及变形的计算公式,推导出适用于计算端刺结构纵向受力与变形的解析算法。该方法中,底座板与摩擦板间“两布”滑动层的摩擦力假定为均匀分布,摩擦板和端刺间传递纵向力和弯矩且满足变形协调条件,路基土体对端刺侧面均匀支撑。解析算法的计算结果和基于有限元软件ANSYS 所建立的空间耦合模型具有较好的一致性,说明该文提出的解析算法正确可靠,可实现纵连板式无砟轨道端刺结构纵向位移的快速准确计算。端刺结构计算结果表明:随着大端刺深度、宽度及小端刺数量的不断增加,端刺纵向位移会不断减小,有利于减小底座板的纵向位移及土体的压缩变形。     

利用ARMAX模型识别结构模态参数

由振动系统的运动方程建立了描述系统输入、输出和噪声特性的外源自回归滑动平均 (ARMAX)模型。采用近似极大似然法估计ARMAX模型系数 ,克服了传统极大似然估计方法的高度计算复杂性 ,需要对参数的初值进行猜测的缺点。仿真结果表明本文方法鲁棒性较好。