混沌多项式新求解及其在板料成形性容差预测中的应用

利用单项式容积法的积分点,通过回归求解混沌多项式(Polynomial chaos expansion,PCE)系数,提出一种构造PCE的高效方法。该方法解决了概率配点法和随机响应面法的两大问题:①当采用加权余量法构造PCE时,须要用高斯积分法求数值解,但是高斯积分点个数随变量维数增加而呈幂次递增,而单项式容积法积分点的数量比较接近PCE系数的个数,所以能够有效降低原始模型的计算或模拟次数;②因为概率配点法和随机响应面法只抽取了部分高斯点,不同的取法可能会产生不同的结果。由于单项式容积法只需要少量积分点,故可以全部抽取,不存在取样差异的问题。通过具有精确解的数学算例的计算对比,结果表明该方法不但显著减少模拟次数而且精度与MonteCarlo方法相当。将该方法应用于行李箱后盖外板成形质量的容差预测,验证了该法在工程应用中的可行性。

空间柔性梁的随机动力学分析

研究了含随机参数空间柔性梁进行大范围运动的动力响应问题.基于虚功原理建立了随机参数空间柔性梁的动力学模型,利用单项式容积法的积分点作为混沌多项式的配点,通过可变秩法和回归法求解混沌多项式系数,进而得到柔性梁变形位移动力响应的数字特征.以物理参数和几何参数具有随机性的自旋空间柔性梁为例,获得其动力响应统计意义下的解,通过与Monte Carlo法和高效回归法模拟结果比较,验证了文中方法的正确性和有效性.计算结果表明,随机参数的分散性对柔性梁的动力响应的影响不可忽视,利用含随机参数的动力学模型能客观地反映出空间柔性梁的动力学行为.

考虑附加质量的旋转柔性梁动态可靠性分析

在带有附加质量的旋转柔性梁系统动态可靠性分析中,为了提高其计算精度和计算效率,提出了一种基于单项式容积法(Monomial Cubature Rules,MCR)的随机响应面法(Stochastic Response Surface Method,SRSM)。该方法利用MCR的积分点作为样本点,并以此生成柔性梁系统动态响应的小样本对,基于这些样本对和SRSM回归理论,建立柔性梁系统动态响应可靠度隐式功能函数的代理模型,使用该代理模型对柔性梁系统进行动态响应可靠性分析。通过与传统的蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)法和改进的概率配点法(Efficient Collocation Method,ECM)比较,表明了该方法在柔性梁系统动态响应可靠性分析中的高效率和高精度。在取相同变异系数的条件下,柔性梁截面宽度参数的分散性对系统动态响应的可靠性影响较大。

空间柔性梁的动态可靠性分析

对于空间柔性梁动态响应可靠度的非线性隐式功能函数,提出了一种基于单项式容积法的随机响应面法以提高其计算精度和计算效率.该方法利用单项式容积法的积分点作为样本点,并以此生成柔性梁系统动态响应的小样本对,结合随机响应面法,建立柔性梁系统动态响应可靠度功能函数的代理模型,通过该代理模型进行柔性梁系统动态响应可靠性分析.算例结果表明,与基于概率配点法的随机响应面法和蒙特卡罗法比较,这种方法具有良好的计算精度和较高的计算效率;随机参数的分散性对柔性梁系统动态响应可靠性的影响不可忽视.

随机空间柔性多体系统动力学分析

轻质、高精度的柔性多体系统被广泛应用于实际工程领域中.由于实际设计公差、制造误差及环境温度等多种不确定因素的存在,使得柔性多体系统的结构参数(物理参数和几何参数)表现出随机性.具有随机结构参数的动力学模型能够客观地反映出真实系统的动力学行为,且结构参数的不确定性对空间柔性多体系统动力学响应的影响是不容忽视的.针对具有多个随机参数的空间柔性多体系统,提出了一种基于广义alpha算法的非侵入式随机柔性多体系统动力学计算方法.采用绝对节点坐标公式(absolute node coordinate formulation,ANCF)来描述柔性体,推导建立多体系统动力学模型.利用混沌多项式展开(polynomial chaos expansion,PCE)法构建系统随机动力学方程的代理模型,然后将随机响应面法(stochastic response surface method,SRSM)嵌入广义-alpha方法中,分别采用改进抽样的回归方法(regression method of improved sampling,RMIS)和单项求容积法则(Monte Carlo simulation,MCR)来确定样本点.将数值计算结果与蒙特卡洛模拟(Monte Carlo simulation,MCS)结果进行对比,验证了所提算法的有效性.在相同的定积分精度的条件下,根据单项求容积法则确定的样本点的计算结果稳定性更强,且其计算效率更高.