基于介质模型Morris法和Sobol法的农业常用药剂环境敏感性分析

四级多介质模型的敏感性分析是生态毒理学的重要研究方法之一。为了系统性研究该分析方法,选用Morris法和Sobol法对两种农业常用药剂(抗生素磺胺甲嘧啶和四环素)进行研究,并对10种影响参数的敏感性进行了分析。结果表明:不同物质的参数敏感性有差异;Morris法可得到定性结果,Sobol法可得到定量结果,但两者参数排序结果相近;Morris法对计算资源需求更少,计算耗时短,结果输出快,而Sobol法需优化计算次数,计算过程相对复杂。目前多数的研究采用局部敏感性分析方法,但可能会造成结果的不准确性。在无法判断模型是否为线性时,应优先使用全局敏感性分析方法。

基于Sobol法的TOPMODEL模型全局敏感性分析

Sobol法是最具代表性的全局敏感性分析方法。应用Sobol全局敏感性分析方法分析TOPMODEL模型的参数对Nash-Sutcliffe效率系数、总水量平衡误差系数、低水流量误差系数和高水流量误差系数4个目标函数的敏感性。通过对白盆珠水库、流溪河水库的分析结果表明,较敏感的参数有M、lnT0、Sr0和Rv,Sobol方法给出的定量敏感度能衡量敏感性表现的差异,并反映出了模型"异参同效"的现象。

基于Sobol法的整体翼梁损伤容限设计参数灵敏度分析

针对飞机结构设计中设计变量灵敏度的问题,提出了基于Sobol法的全局灵敏度分析策略。以飞机整体翼梁结构损伤容限设计为例,设计变量为翼梁结构截面参数,应用支持向量机理论分别构造以截面参数为输入、应力强度因子和结构重量为响应的代理模型,结合Sobol法计算输入对响应的灵敏度大小,并对计算结果进行分析。分析结果表明:在对整体结构进行损伤容限优化设计时,可以将其设计变量由6个变为4个,灵敏度较小的2个设计变量可以设为一个定值。

基于Sobol法的载人空降人体头-颈部损伤响应特性研究

建立了载人着陆冲击的"假人-座椅"数值模型,并进行数值模拟和实验验证。模型经验证后,其数值结果与实验数据非常接近,并基于Sobol法对人体不同部位角度对人体头-颈部损伤响应的影响进行了灵敏度分析。结果表明:人体头-颈部角度和体位角对人体损伤响应有着重要影响。根据分析结果,可为最佳人体着陆姿势的研究提供变量选取依据,在载人空降防护技术领域具有一定的实际工程意义。

基于Sobol法的AP1000堆芯敏感性分析

基于Sobol法,通过对燃料包壳尺寸、燃料富集度等设计输入参数进行拉丁超立方抽样,开展功率峰因子、慢化剂温度系数、控制棒价值等AP1000首循环堆芯物理关键参数对设计输入参数的敏感性分析。分析结果表明:AP1000首循环堆芯物理关键参数对包壳外径、富集度为1.58%、3.20%、3.80%、4.40%的燃料组件、燃料芯块半径、IFBA中硼-10线密度和控制棒导向管尺寸较为敏感。

基于Sobol法的RC框架结构随机化Pushover分析及参数敏感性

为研究reinforced concrete框架结构的随机参数敏感性,结合Matlab和SAP2000对Sobol法和随机化Pushover方法进行编程,然后对一榀平面框架结构进行分析,考虑了随机化Pushover方法中水平地震影响系数最大值、混凝土抗压强度和弹性模量、钢筋屈服强度和抗拉强度以及钢筋弹性模量对顶点位移的敏感性。结果表明,水平地震影响系数最大值对随机化Pushover方法顶点位移敏感性和重要程度最大,在分析中可以忽略其余5个参数的随机性。同时通过2个算例进一步验证了研究结果在多层和高层框架结构中的适用性。

基于sobol法的热成形工艺参数全局灵敏度分析及优化设计

基于Archard理论,运用有限元软件对热冲压过程进行数值模拟分析,计算冲压过程中模具表面磨损。提出一种计算热成形工艺参数灵敏度的方法,该方法基于蒙特卡洛法和响应面法,建立主要工艺参数的磨损量响应面近似模型,进而采用sobol全局灵敏度分析法和蒙特卡洛法对工艺参数的全局灵敏度进行分析。结果表明,冲压速度、板料温度和模具温度对磨损的影响最大。在此基础上对冲压速度及板料温度进行优化设计,以使磨损量达到最小。

基于Sobol法的车身抬高量的全局敏感性分析

为分析前轮转向时车轮中心主销拖距和车轮定位参数对车身抬高量的影响,建立了车身抬高量模型,并采用图形变换的方法进行求解,再应用改进的Sobol法对车身抬高量进行全局敏感性分析,比较了主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角、前轮前束角、车轮中心主销拖距对车身抬高量的贡献度。结果显示,车轮中心主销拖距、主销后倾角、主销内倾角对车身抬高量影响较大,其总效应指数分别达到0. 7323、0. 0270、0. 0219,说明车轮中心主销拖距是一个对车身抬高量影响较为明显的参数。

基于Sobol法的宁夏固海扬水灌区ET0敏感性分析

为了解宁夏固海扬水灌区ET0对各气象因子的敏感性,以该灌区内同心站为研究区域,根据同心站1961-2016年逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式计算ET0,利用Mann-Kendall趋势分析法探究宁夏固海扬水灌区ET0和各气象因子变化趋势,采用Sobol全局敏感性分析方法分析ET0对各气象因子的敏感性。结果表明,ET0在近56年的突变年份为1980年,1981-2016年ET0和各气象因子较1961-1980年均呈上升趋势。各气象因子总敏感性系数的年内变化特点在1961-1980年和1981-2016年基本相同,而一阶敏感性系数在这两个时间段的变化特点呈多样性和不确定性。ET0对各气象因子的一阶敏感性系数年际变化趋势中,平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度和日照时数的一阶敏感性系数呈下降趋势,仅风速的一阶敏感性系数呈上升趋势。

基于Sobol法的固体火箭发动机喷管参数的灵敏度分析

为了准确量化材料参数与结构参数的不确定性对固体火箭发动机喷管热破坏的影响,基于Sobol法发展了一种喷管参数的灵敏度分析方法。该方法首先通过完全耦合热力分析得到喷管的应力分布及喉衬与扩张段上的应力极值;然后分别在喉衬与扩张段的不确定性参数中选取对应力极值影响较大的材料参数和结构参数进行随机取样,并将得到的样本作为输入变量代入喷管热力分析中,获取应力极值处的等效应力和环向应力两组输出响应;最后基于Sobol法对输入样本和输出响应进行分析,得到各参数的灵敏度值。分析结果验证了该方法的有效性,并表明对于喉衬,等效应力极值和环向应力极值的敏感参数均为材料线膨胀系数;对于扩张段,除了材料线膨胀系数外,等效应力极值和环向应力极值对结构夹角的变化同样较为敏感,材料线膨胀系数的变化对环向应力极值的影响最为显著,而结构夹角的变化对等效应力极值的影响更显著。

基于Morris与Sobol法的SWMM模型参数敏感性分析

SWMM模型作为城市雨洪模型已经被广泛应用于城市的雨洪模拟。为提高参数的优化效率,采用局部修正Morris筛选法与全局Sobol法对研究区8项参数进行敏感度分析,结果表明:N-imperv和Des-imperv被修正Morris筛选法和Sobol法同时识别为敏感参数,但修正Morris筛选法对于敏感参数的识别有限,在全局中敏感的剩余参数识别为不敏感参数。综合考虑,共确定研究区敏感的参数6项。局部Morris法在一些问题上,不能作为单独衡量研究区参数敏感性的唯一方法,应当综合考虑。

基于Sobol法的阮桥闸安全影响因素敏感性分析

水闸结构的安全是发挥其功能和效益的前提条件。选取阮桥闸实际工程为分析对象,对其安全影响因素进行敏感性分析。首先,根据设计规范确定水闸安全评价指标及其计算方法;然后,选取水闸安全影响因素;其次,采用Sobol法结合拉丁超立方抽样对各个影响因素进行敏感性分析。阮桥闸实际工程分析结果表明:上游水深对抗滑稳定安全系数和最大基底应力影响最为明显,其余因素影响均不明显;上游水深和下游水深对最小基底应力影响较为明显,其余因素影响均不明显。

基于Sobol法对辽宁南部海水入侵敏感性分析探究

针对辽南地区的水文地质现状,本文应用Sobol法通过建立地下水数值模型,将其应用于辽宁地区海水入侵的现状评价中,选取含水层第二层和第四层各自3个参数的6个观测点进行敏感性分析。研究结果表明:平均海水位对第二层各点位的浓度变化均有影响,O4点距离大清河最近,相应受平均海水位的影响最大。农用井开采量对O4~O6点影响较小,对O1~O3点影响较大。由于研究区大清河北岸平原面积小,农用井数量少,大清河南岸河谷平原较平坦宽阔,农用井分布多,总开采量较大,两岸之间又有大清河相隔,一定程度上干扰了水力联系,因此,南岸观测点相对敏感。该方法通俗易懂,计算方法简洁明了,便于掌握和应用,为海水入侵现状评价提供了一种有效可行的方法。

基于FAST和Sobol指数法的雷达系统效能敏感性分析

为了以较小的代价快速提升对空探测雷达系统的综合效能,首先搭建了对空探测雷达系统综合效能的评估指标体系,在此基础上完成了综合效能评估模型的建立。选择两种基于方差原理的全局敏感性分析方法,即傅里叶幅度敏感性测试(Fourier amplitudes sensitivity test,FAST)和Sobol指数法,分别从频域和时域对建立的评估模型进行敏感性分析。在基于FAST进行敏感性分析时,提出了21维输入指标所对应的特征频率集的选取方法;在基于Sobol指数法进行敏感性分析时,考虑了二阶及高阶敏感性指数的影响。对比FAST和Sobol指数法的分析结果,两种方法获得的敏感性分析结果具有较好的一致性。其中,功率和频率为对空探测雷达系统的主要影响指标,为雷达系统的研发和升级提供了可靠性依据。

基于Sobol灵敏度分析法的风电机组噪声特性研究

风电机组所产生的噪声主要来自于由其叶片引起的气动噪声,包括来流湍流噪声和翼型自身噪声两部分,目前已成为影响声环境的重要因素之一。本文以Amiet&Lowson半经验风电机组噪声预测模型为研究对象,通过引入Sobol全局灵敏度分析方法,探究了影响风电机组来流湍流噪声各因素的重要性。研究表明,影响风电机组噪声大小的因素依次为:来流速度、声源到观测点的距离、声波频率、翼型弦长、翼型展长、空气密度和翼段距离地面高度,其中来流速度为最主要因素,其次为声源到观测点距离和声波频率,以上三点因素与风电机组结构无关,表明改变风电机组结构对缓解噪声污染效果不大。对于风电机组本身结构而言,翼段弦长的影响最大,如需要通过结构的改变来降噪,此参数应该为最先考虑的对象,其次为翼型展长。

基于Sobol和EFAST法的枪弹转动角速度全局灵敏度仿真分析

为开展外弹道测试、动力学特性研究等需要,经常在枪弹外部安装各种用于飞行状态测量的装置。由于枪弹在发射及飞行中的状态受到各种随机因素的干扰,直接影响测量输出。为更好地开展试验设计及相关数据处理工作,采用姿态测量装置测量枪弹转动角速度的方案,以5自由度刚体弹道方程组为基础,采用基于蒙特卡洛打靶的Sobol全局灵敏度分析方法和傅里叶幅值灵敏度检验扩展法(EFAST),就姿态测量的输出对初速跳动、起始扰动等因素的敏感程度开展定量研究。定量分析结果表明:(1)初速和初始攻角对姿态测量装置沿弹体径向的输出影响较大,初速对姿态测量装置轴向输出的影响较大;(2)Sobol法和EFAST法均可定量分析参数对输出变量的贡献率,但EFAST法的计算更为稳健、高效。

基于Sobol’法的Petrel-Ⅱ水下滑翔机能耗参数灵敏度分析

水下滑翔机作为一种新型水下航行器,可通过浮力驱动实现多剖面连续运动.由于其强大的续航能力和较高的隐蔽性,被广泛应用于海洋调查和军事探测等领域.商业化水下滑翔机大多由自身携带的电池提供能源,由于电量限制,需开发更低功耗的水下滑翔机.本文基于动力学和流体力学理论,结合水下滑翔机工作流程和单元试验数据,建立了Petrel-Ⅱ水下滑翔机的单剖面能耗模型,海试数据表明,模型计算误差仅为实际能耗的1.3%,.采用Sobol’全局灵敏度分析方法得到了航行参数和设计参数对水下滑翔机能耗的1阶灵敏度和总灵敏度.结果表明,滑翔机下潜深度h、俯仰角度θ和航行速度V对单剖面能耗影响有着重要影响,其1阶灵敏度系数分别为0.388,8、0.227,2和0.138,0,总灵敏度系数分别为0.478,0、0.301,2和0.247,2.滑翔机纵向力系数Cx和横截面积S的灵敏度处于中间水平,其1阶灵敏度系数分别为0.044,0和0.034,5,总灵敏度系数分别为0.081,8和0.066,5.浮力驱动点位置lb、滑翔机总重G和垂向力系数Cy的1阶灵敏度系数和总灵敏系数均接近零,其值的波动对水下滑翔机单剖面能耗几乎不产生影响.

基于Sobol’法的车身噪声传递函数全局灵敏度分析

针对局部灵敏度分析方法不能考虑参数的概率分布、不能适用参数大范围变化及分析各参数之间交互作用等局限,将Sobol’全局灵敏度分析法引入到汽车噪声传递函数的灵敏度分析中。Sobol’法将函数f(x)分解成2n项递增项之和,通过采样计算模型响应的总方差及各偏方差,以求得灵敏度,从而有效避免了局部灵敏度分析方法的缺陷。以某型轿车为例,在建立声固耦合有限元模型的基础上,计算出从悬置点到驾驶员右耳处的车身噪声传递函数,并运用Sobol’法分析出相关板件厚度的一阶全局灵敏度及总体全局灵敏度值,从而甄别出对驾驶员耳旁声压单独影响较大或交互作用显著的板件,为车身噪声传递函数的优化工作提供指导。应用实例验证了该方法的有效性。

Sobol’法在非线性隔振系统灵敏度分析中的应用研究

将基于方差的全局灵敏度分析方法—— Sobol’法引用到结构动力分析中。 Sobol’方法利用积分将函数f(x)分解成递增项之和 ,通过采样计算 f(x)总方差及各项偏方差 ,从而求得灵敏度。与目前结构动力学广泛应用的局部灵敏度分析方法相比 ,该方法具有能考虑参数的随机分布、适用于参数不同的变化范围及参数同时变化情况等特点。以线性阻尼、立方刚度的非线性被动隔振体为对象 ,用 Sobol’法计算了传递率对结构参数的一阶及总灵敏度 ,得出了软、硬弹簧和线性阻尼对传递率的影响规律 。

采用Sobol’算法分析变电站接地网关键参数的灵敏度

为深入了解变电站接地网参数对其接地性能的影响,采用Sobol’全局灵敏度分析法,以变电站接地网接地电阻为目标函数,通过Latin超立方采样技术对影响接地电阻的多种参数进行采样,计算分析了各个参数的1阶灵敏度系数(FSC)及总灵敏度系数(TSC)。结果表明,Sobol’灵敏度分析法可较好地定量分析影响变电站接地电阻的相关参数对接地电阻的影响程度。接地网面积、土壤电阻率的总灵敏度系数分别为-0.896、0.881,对接地电阻影响较大;接地网埋深与垂直接地极长度的总灵敏度系数分别为其1阶灵敏度系数的6.74倍及8.62倍,说明这2个参数与其他参数间有着较强的相互作用,需要综合考虑其对接地网接地电阻的影响。