不确定结构动力区间分析方法研究

将结构中的不确定性参数用区间数来表示,建立了系统的区间动力特征方程和动力控制方程。通过将Monte Carlo方法引入到区间分析中来,并改进了一般Monte Carlo方法在区间模拟中存在的缺陷,对区间动力特征方程和动力控制方程进行了求解,得到了结构的固有频率、位移响应和应力响应的区间计算结果。算例表明改进的Monte Carlo方法求解简单,具有普适性,能够给出较高精度的响应区间。

随机参数板梁组合结构有限元分析的随机因子法

以随机物理参数板梁组合结构为对象,研究了其在随机力作用下的有限元分析方法.利用随机因子法,建立了结构的弹性模量和外载荷同时具有随机性时结构的有限元方程;利用代数综合法推导出结构位移和应力响应的均值、方差的计算表达式.通过算例,分析了结构物理参数和外载荷的随机性对结构位移和应力响应的影响,并验证了文中模型和方法的合理性与可行性.

不确定性结构区间分析的改进Monte Carlo方法

将结构系统中的不确定性参数用区间数来表示,建立了系统的区间有限元控制方程。利用Monte Carlo数值仿真方法对区间有限元控制方程进行求解,得到了结构的位移和应力响应区间。并针对一般Monte Carlo方法在区间仿真中存在的缺陷,对其进行了改进,使其计算效率大为提高。数值仿真算例表明:经改进的Monte Carlo方法仿真求解计算量大为减少,且能给出较高精度的响应区间,并克服了区间运算中的扩张问题。

星载天线展开机构系统可靠性分配的未确知方法

针对星载天线展开机构系统设计初期可靠性数据缺乏的情况,提出了系统可靠性分配的未确知方法。在综合评分为权的系统可靠性加权分配法的基础上,将未确知信息引入可靠性分配的权系数矩阵中,建立了星载天线展开机构系统可靠性分配的未确知模型。利用未确知有理数的运算规则,推导出系统可靠性分配的未确知权系数表达式。最后,以某星载天线展开机构系统为实际算例,给出系统可靠性分配的可能值和可信度的计算结果和对应不同累积可信度的分配结果,表明了该方法的可行性和有效性。

未确知桁架结构有限元分析的未确知因子法

文中构建物理参数、几何参数和载荷同时具有未确知性的桁架结构有限元分析模型,并提出基于未确知因子法的结构分析方法;利用未确知因子的数学表述和未确知有理数的运算规则,推导出结构位移响应和单元应力响应的计算表达式。算例给出未确知性结构的响应可能值及其可信度的计算结果,表明该方法的可行性和有效性。

随机参数板梁组合结构的动力特性分析

以随机物理参数板梁组合结构为对象,研究了基于概率的结构动力特性分析方法。利用随机因子法,建立了考虑结构弹性模量和质量密度同时具有随机性时结构的刚度矩阵和质量矩阵;从结构振动的瑞利商表达式出发,利用代数综合法推导出结构特征值随机变量数字特征的计算表达式。通过算例,分析了结构物理参数随机性对结构动力特性的影响,并表明文中模型和方法的合理性与可行性。

直升机载设备安装架的随机振动分析

针对设备安装架结构进行了直升机环境的随机振动分析。首先讨论了直升机平台的振动环境特点,利用能量相等的原则将随机加正弦的振动谱转化为纯随机振动。然后利用Pro-E软件构建的三维模型,导入Hypermesh进行几何处理并划分网格,最后使用ANSYS软件进行有限元求解,得到结构在直升机振动环境下的位移应力响应,并对结构的动强度进行了校核。

基于DELMIA的雷达系统维修性虚拟验证技术

文中针对现代雷达系统的设计需求,研究了基于DELMIA软件的维修性虚拟验证方法。首先制定了维修性虚拟验证的流程;然后对数据准备、仿真过程及评价方法进行了细化,论证了每一步工作的具体内容与要求,形成了雷达系统虚拟维修性仿真的完整解决方案;最后通过具体示例对整个仿真进行了演示,验证了方法的可行性。

基于骨架模型的协同有限元建模研究

基于雷达结构研制的实际需求,开展了基于骨架模型的协同有限元建模研究,详细规范定义了协同建模的环境、流程、建模要求和质量控制要求等,从而为快速高效建模、并行仿真、仿真置信度提升打下基础。

碳纤维复合材料单钉连接拉伸性能仿真分析和试验研究

针对某体系碳纤维复合材料单钉连接拉伸性能开展了仿真试验研究。首先利用三维有限元方法对不同参数的单钉连接进行了累积损伤分析,预测了连接的拉伸性能和破坏模式,然后通过标准试件的拉伸试验,得到了连接的相关性能参数,仿真结果和试验结果吻合良好,证明了仿真分析的合理性和准确性。文中仿真分析和试验的结论可作为后续设计工作的基础。

天线结构动力特性分析的未确知因子法

构建了物理参数和几何参数同时具有未确知性的天线结构动力特性分析模型,并提出了基于未确知因子的结构动力特性分析方法;利用未确知因子的数学表述和未确知有理数的运算规则,推导出结构特征值的计算表达式。算例给出了未确知性结构的特征值可能值及其可信度的计算结果,表明该方法的可行性和有效性。

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。

基于体系可靠性的随机桁架结构优化设计

建立了具有位移和体系可靠性约束的随机桁架结构优化设计数学模型,利用基于随机因子的有限元法对结构进行了可靠性分析.由于优化中处理结构体系可靠性约束较困难,提出了一种通过可靠度分配和再分配的方法,将给定体系失效概率依据结构敏度信息分解成为各杆件单元失效概率之和,解决了基于体系可靠性优化中关于可靠性求解的难点.

热机电耦合智能板结构的随机性分析

对具有随机参数的热机电耦合智能薄板结构提出一种包含4个位移节点、2个电势节点和8个温度节点的有限元模型,用平板型壳体单元模型描述其位移场,用线性插值方法描述其电势场和温度场。基于虚功原理导出了智能薄板的热机电有限元方程,通过各响应量对诸随机参数灵敏度的解析求解和一次二阶矩法,依次求得结构固有频率、固有振型、温变、位移以及输出电压等随机响应的数字特征。以悬臂智能板为例,将所得计算结果与Monte Carlo数值模拟法的结果进行比较,证明了所提出的处理方法可行且有相当高的精度。

随机温度场Monte-Carlo法的一类近似处理

以非线性热辐射边界条件下多种材料构成的层叠板为研究对象,利用伽辽金法得到了瞬态非线性热传导微分方程组。考虑结构所有物理、几何和环境参数均具有随机性时,通过引入随机因子并提出一类关于热传导矩阵和热容矩阵的近似处理方法,实现了对随机温度场Monte-Carlo数值模拟时间的节省;并通过灵敏度和一阶泰勒展开线性化的方法去近似求解由于前面近似处理所造成的温度场数字特征的误差;算例表明了所给方法能节省大量的Monte-Carlo数值模拟时间,且给出的误差估计具有一定的精度。

基于概率的平面连续体结构拓扑优化

构建了随机载荷作用下具有随机参数的平面连续体结构拓扑优化设计模型,以结构总质量均值极小化为目标函数,以满足单元应力可靠性为约束条件;对应力可靠性约束进行了等价显示化处理;导出了随机参数结构的应力反应数字特征的计算表达式;提出了相应的求解策略和方法。算例的优化结果表明文中模型的合理性和方法的有效性。

热机电耦合随机参数智能板结构的数值求解

针对热机电压电薄板结构,提出了一种包含4个位移节点、2个电势节点和8个温度节点的体单元模型,其位移场按平板壳单元描述,而电势场和温度场则按线性插值方法描述,并基于虚功原理导出了热机电耦合有限元方程.当参数具有随机性而利用矩法求解响应量的数字特征时,为了避开"针对响应量的解析解进行灵敏度求解时运算艰难"这一问题,先将有限元方程转化为状态方程,再对状态方程求导而获得关于灵敏度的微分方程组,进而利用差分法对各个离散时刻的灵敏度进行了数值求解.以压电智能悬臂薄板为例,数值结果表明了所给的数字特征求解过程运算快捷且具有良好的精度.

随机-区间型天线结构有限元及可靠性分析

构建了对随机-区间混合型天线结构的有限元及可靠性分析模型,提出了一种新的处理不确定性因素的结构有限元分析方法,给出了结构保精度和保强度两工况的概率描述。同时考虑了结构的物理参数、几何参数的随机性和作用风载荷的区间性。首先将随机变量固定,利用区间因子法求得结构位移和应力响应的区间范围,然后在区间内任意点处利用随机因子法求结构响应的随机分布范围。构造了天线反射面位移响应和结构单元应力响应不确定变量的数字特征计算公式,进而得到结构各响应量的可靠性指标。对一8m 口径天线结构进行了分析,分析结果表明文中所提方法具有合理性和可行性。

热机电耦合智能板结构的一类有限元模型

针对热机电压电薄板结构,提出了一种包含4个位移节点、2个电势节点和8个温度节点的有限元模型,其位移场按平板壳单元描述,而电势场和温度场则按线性插值方法描述,并基于虚功原理导出了热机电有限元方程,通过比较,表明所得有限元方程的正确性。最后以悬臂板为例,对位移响应、温度响应和输出电压进行了数值仿真,凸现了在小挠度变形下,变化幅值较大的温度对输出电压的重大影响。

随机桁架结构的非平稳随机动力响应分析

本文研究了随机桁架结构在非平稳随机激励下的动力响应问题。在利用随机因子法分析随机结构动力特性的基础上,给出了一种分析随机结构非平稳随机响应的新方法。从结构非平稳随机响应的表达式出发,同时考虑桁架结构的物理参数、几何尺寸的随机性,利用求解随机变量函数矩的方法和求解随机变量数字特征的代数综合法,导出了随机桁架结构在非平稳随机激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。通过算例,分析了结构物理参数和几何尺寸的随机性对结构位移响应均方值和应力响应均方值随机变量随机性的影响。本文方法具有对随机结构进行一次动力分析便可求得动力响应的数字特征,且可以考察结构任一参数的随机性对结构非平稳随机响应分析结果的影响之优点。