区间参数鼓式制动器制动稳定性分析

针对鼓式制动器在制动过程中出现的噪声抑制问题,引入区间理论,提出了含区间参数的鼓式制动器稳定性分析方法.该方法采用区间参数描述鼓式制动系统的制动不确定性,将摩擦片、制动鼓和制动蹄的杨氏模量作为设计变量.通过修正后的加权不稳定系数衡量系统的稳定性,结合响应面法与复特征值技术,构造了含区间参数的鼓式制动系统加权不稳定系数响应面代理模型,实现了鼓式制动系统有限元模型的参数化.结合区间可靠性理论,对某型轿车鼓式制动系统制动稳定性进行研究,分析了基于各部件杨氏模量不确定条件下鼓式制动系统稳定性的变化规律.结果表明,在参数不确定条件下,考虑且加大控制制动蹄和摩擦片的杨氏模量,能够有效改善制动系统的稳定性,该方法对噪声抑制具有一定的工程指导意义.

具有区间参数的传染病模型斑图动力学研究

建立了一个具有区间参数的传染病模型,利用区间值函数和线性稳定性分析给出了该模型产生图灵斑图的条件,数值模拟得到了当有效接触率和扩散系数分别为区间参数时染病者的图灵斑图。结果表明,随着有效接触率区间变量增加,染病者斑图结构发生显著变化:由冷点斑图变为热点-条混合斑图,染病者空间平均密度降低。该结果揭示了区间参数对染病者斑图动力学行为的影响,为传染病控制提供了新的理论依据。

区间参数优化反分析在水利工程中的应用

研究了区间参数摄动法和区间参数优化反分析法,提出了区间参数单调性优化反分析法.基于可变容差优化反分析法,开发了区间优化反分析程序.通过分析得出结论:(1)可利用区间数概念合理解决监测资料中分离分量相关性的问题;(2)可利用工程结构中位移为待反分析材料参数的增函数或减函数的测点位移的上、下限,来反演得到不确定性材料参数的上、下限;(3)工程算例分析表明,区间参数摄动优化反分析法和区间参数单调性优化反分析法都能得到令人满意的参数区间.

含区间参数多目标系统的微粒群优化算法

参数不确定优化问题是实践中经常遇到的复杂优化问题,现有方法多针对单目标函数的情况.本文利用微粒群优化算法解决含区间参数多目标优化问题,提出一种基于概率支配的多目标微粒群优化算法.该算法通过定义概率支配关系,比较所得解的优劣;基于σ区间值,选择微粒的全局极值点,并给出新的微粒个体极值点及外部储备集的更新策略.与传统多目标微粒群优化算法比较,仿真结果表明本文所提算法的有效性.

具有区间参数的瞬态温度场数值分析

针对不确定结构的瞬态热传导问题,提出一种将结构的各个物理参数和温度的初、边值条件均视为区间变量,并利用区间分析进行处理的方法。对具有区间参数的热传导抛物型方程的求解,在空间域上利用有限单元离散,在时间域上利用差分离散,将区间分析和常规的有限元法相结合,建立了基于单元的区间有限元方法。利用矩阵摄动公式求解结构的区间有限元方程,获得了结构瞬态温度场响应的范围。通过一瞬态热传导问题的算例表明该方法的可行性和有效性。

基于二阶摄动法求解区间参数结构动力响应

在处理区间参数结构动力响应问题时,现有的分析方法大多局限于一阶区间分析方法.如果参数的不确定量稍大,采用一阶区间分析方法对结构动力响应范围进行估计可能会失效,所以需要考虑二阶区间分析方法.但是采用基于区间运算的二阶区间分析方法得到的结果将会对动力响应范围过分高估.为了克服以上缺点,首先基于二阶摄动法得到结构动力响应广义函数.然后通过求解此动力响应函数的最大和最小值,将结构动力响应区间的问题转化为序列低维箱型约束下的二次规划问题.最后采用DC算法(difference of convex functions algorithm)对这些箱型约束下的二次规划问题进行求解.这样可以在不引入过多计算量的情况下,避免了对动力响应范围的过分估计.通过数值算例,将该方法和其他区间分析方法进行比较,验证了该方法的有效性与精确性.

基于区间参数的水电机组振动传导研究

在建立的伞式混流式水轮发电机组振动完善模型的基础上,引入各参数的区间性,结合区间算法和随机摄动理论,推导了水电机组各传导路径的传导力及传导率的上、下限和均值的计算表达式,建立了具有区间参数的水电机组-厂房耦合系统的振动传导分析方法。通过算例,分析了结构参数不确定性对传导率的影响,验证了模型和方法的合理性与可行性。该方法能够反映参数不确定时振动传导路径传递率的范围及敏感性等问题,为全面分析水电机组振动传递特性提供理论基础和数据支撑。

区间参数不确定系统优化的可行性分析

针对过程工业系统的特点,以区间参数表示的不确定非线性系统的优化问题转化为一 个极大极小型优化命题,并结合遗传算法和常规非线性优化方法对其可行性进行了分析.最后, 通过计算示例表明了上述方法的有效性.

区间参数结构振动问题的矩阵摄动法

当结构的参数具有不确定性时，结构的固有频率也将具有某种程度的不确定性．本文讨论了区间参数结构的振动问题，将区间参数结构的特征值问题归结为两个不同的特征值问题来求解．提出了求解区间参数结构振动问题的矩阵摄动方法．数值运算结果表明，本文所提出方法具有运算量小，结果精度高等优点．

区间参数压电智能桁架结构/控制的多目标非概率可靠性拓扑优化

基于小区间参数范围内的一阶泰勒展开和函数的区间扩张,分析了区间参数压电智能桁架结构的开闭环特性及其灵敏度,建立了其一体化多目标拓扑优化模型。通过对目标函数处理引入决策风险因子和偏差惩罚项以及对不确定约束函数引入非概率可靠性约束,将区间参数优化问题转化为等效的在风险因子下的确定性优化问题。一体化优化的优化方法选择多目标遗传算法,且结合如个体有效性检查等优化策略来保证优化的顺利实施。优化结果表明:多目标优化得到的是一组非劣解,并且结构参数离差率、风险因子和可靠度的不同会导致优化结果不同。

区间参数振动系统的动力优化

对具有区间参数的多自由度振动系统的不确定性优化问题,提出一种新的区间优化方法.利用泰勒展开和函数的区间扩张,将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题.该方法应用于多自由度线性扭振系统,并把区间设计变量的中值和不确定性半径取作优化参数.算例表明该方法是有效的.

区间参数柔性机构设计的混合元胞自动机方法

进行柔性机构设计时,应考虑不确定性参数对机构性能的影响。基于此,将柔性机构物理参数及其外载荷视为区间变量,基于柔性机构的刚性测度和柔性测度,建立在连续域中利用结构拓扑优化设计柔性机构的数学模型。采用固体各向同性惩罚方法进行设计域材料的参数化,将材料相对密度作为设计变量,结构受载时的应变能和交互势能线性加权的极大化作为目标函数,结构体积作为约束。优化设计求解策略采用混合元胞自动机方法,用区间有限元法进行结构总体分析以获取优化过程中的每次迭代信息,设计变量中的局部改变由基于比例—积分—微分控制律的局部设计规则来确定。数值算例证明了所建模型及其解法的有效性。按照数值算例结果之一进行等比例尺寸放大后的实物制造,并进行简单试验验证。

区间参数结构动力优化的改进方法

针对区间参数结构,提出一种改进的动力响应的区间优化方法。由于区间优化问题一般要比确定性优化问题的求解复杂得多,因此,通过优化结构动力响应区间值的上界,将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题。为了得到结构动力响应更加准确的区间值,把结构动力响应Taylor展开式中的一阶导数也看成区间的,这样得到的区间值能近似包含精确值。在区间优化方法中,设计变量的中值和半径都被选为优化变量,可以得到比传统确定性优化方法更多的优化信息。把该方法应用于典型刚架结构,优化结果表明,区间优化方法不仅能得到与传统优化方法大致相当的设计变量最优值,还能得到实际问题中当设计变量取不到最优值而有微小变化时,目标函数值的一个变化范围。

基于等效静态载荷法的区间参数结构可靠性拓扑优化

研究了用等效静态载荷法,解决动态响应约束下的区间参数结构可靠性拓扑优化问题。对等效静态载荷赋予了新的含义:由等效静态载荷产生的区间静态响应与由动态载荷产生的区间动态响应,其对应的中值与离差均相等。利用泰勒展开计算出区间参数结构动态响应所有可能值组成的集合,再根据集合映射获得包含结构所有不确定信息的等效静态载荷集合,继而建立静态可靠性拓扑优化数学模型。通过集合映射和区间自然扩展,获得静态位移响应区间。基于区间非概率可靠性指标的定义,给出区间非概率可靠性约束的伴随法灵敏度分析算法。采用移动渐近线法完成此优化问题的求解。数值算例验证了模型的正确性和算法的有效性。

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。

柔性空间机械臂区间参数不确定性分析

研究了柔性空间机械臂动力学分析中由于区间参数的存在而引起的动力学响应不确定性问题.采用能够描述大位移、大变形耦合特性的绝对节点坐标方法来建模柔性机械臂臂杆,建立了含区间参数的多体系统动力学方程,为指标-3的微分代数方程.运用基于Chebyshev多项式的Chebyshev区间扩张函数,将含区间参数的微分代数方程转化为Chebyshev多项式插值点处的确定参数的动力学方程,研究得到了一维区间参数和多维区间参数影响下机械臂系统的动力学响应区间边界,形成了预测机械臂末端轨迹区间的新方法.通过与Taylor方法的对比研究,结果表明,该方法能够有效减少系统仿真工作量,减小动力学响应预测值误差,快速稳定地得到机械臂系统动力学响应区间.

区间参数结构的动力响应优化

讨论区间参数结构的动态响应问题的区间优化方法 .利用摄动理论和函数区间扩张 ,将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题 .由于区间设计变量的中值和不确定性半径均可取作优化参数 ,所以可得到比确定性优化更多的优化信息 .将该方法应用于桁架结构 ,算例表明该方法是有效的 .

基于区间参数摄动法的黏弹性区间有限元研究

对线性静力区间有限元应力区间计算方法进行了评述,认为将含有区间参数的高斯点应力在区间参数均值处进行Taylor展开,计算得到的应力区间扩张不明显.将区间分析方法应用于黏弹性问题分析,推导了黏弹性问题的区间参数摄动法计算公式,研制了相应的黏弹性区间有限元计算程序.通过算例分析认为:采用区间参数摄动法进行黏弹性问题分析是可行的;随着位移均值的增加,位移离差也逐渐增大;位移区间最终随着位移均值的稳定而逐渐趋于稳定.

基于区间参数摄动法的三维弹塑性区间有限元探讨

首次探讨了弹塑性问题的区间分析,推导了三维弹塑性问题的区间参数摄动法有限元计算公式,研制了相应的弹塑性区间有限元程序,通过算例分析得到结论:(1)采用增量法对弹塑性问题进行区间分析时,增量位移离差随着增量位移均值的增大而增大。(2)单元高斯点应力没有达到屈服极限之前,高斯点的应力离差很小;当单元高斯点应力达到屈服极限之后,高斯点应力离差逐渐增大。(3)是否考虑塑性矩阵的应力分量为弹塑性参数的隐函数,对应力离差计算的影响较小。

具有区间参数的PCB组件随机振动响应

为降低具有区间参数印刷电路板的动力响应,建立了PCB组件的动力学区间分析模型,采用Block-Lanczos法求解固有频率,采用模态叠加法求解加速度功率谱激励下的区间动力响应。通过区间敏感度分析比较了影响目标变量的设计参数,对关键参数的取值区间进行了优化。算例表明,该方法可以获得此类区间问题的优化近似解。