一、含随机参数粘弹性结构的有限元法分析(论文文献综述)
申川川[1](2021)在《纤维增强复合板缺陷响应特征及其在光-力学检测中的应用》文中研究表明纤维增强树脂基复合材料已广泛应用于航空航天、轨道交通、能源等领域。在制造及服役过程中,由于环境温湿度、纤维预应力、固化温度等因素影响,会使得复合材料内部产生纤维褶皱、界面弱粘结、分层等随机缺陷,这些随机缺陷会降低复合材料结构强度以及承载能力,因此开展复合材料缺陷检测以及评价是其制造和服役环节的重要内容。光学非接触检测技术是一种涉及材料学、力学、光学等多领域、多学科的交叉技术,目前在应用该技术时存在缺乏理论指导、过度依赖经验、难以解释特殊检测结果等问题。如何设计有效的检测方案使得不同类型缺陷可以通过可靠的光学测量方法检测出来,就需要从力学角度出发预测含缺陷结构的力学行为。本文开展了纤维增强复合材料板褶皱及弱粘结缺陷响应特征及其在光-力学检测中的应用研究,主要研究内容和结论如下:(1)分别基于两步均匀化技术和渐近均匀化方法建立了纤维褶皱及弱粘结缺陷细观力学模型,进而通过开发有限元计算程序实现了两类缺陷力学模型的有限元算法植入。研究表明:褶皱缺陷会造成纤维方向等效弹性模量减小,并使得铺层厚度方向的等效弹性模量增加;弱粘结缺陷会弱化所有方向的材料刚度系数,且随着界面结合强度的降低,Ex降低幅度有限,而Ez会降低至0。(2)建立了考虑缺陷严重程度不均匀性及其空间随机分布的复合材料结构力学响应测试方法,预测了含随机褶皱或弱粘结缺陷纤维增强复合板的力学响应行为,缺陷在不同加载方式下的特征响应为开展复合材料缺陷光-力学检测提供了理论指导,包括加载方式、载荷大小、测量方式以及测量值的预估计等。由于计及了不均匀缺陷的随机分布,程序多次运行后可在缺陷参数和构件响应之间建立量化关系,为考虑缺陷分散性的复合材料结构设计提供理论基础。(3)基于缺陷的特征响应建立了复合板褶皱及脱粘缺陷光-力学检测方案,提出了基于数字光栅投影测量技术获取离面位移的三维点云重构算法。研究表明:在微小拉伸载荷下,数字光栅投影测量技术能够很好地捕捉褶皱或脱粘缺陷引起的层合板离面位移突变现象,并可依据位移场的分布情况判断缺陷的不均匀分布以及严重程度。由于采用三维点云重构算法来处理点云数据,该方法可减小物体表面质量及刚体位移对测量结果的影响,具有全场检测、测量信息丰富、测量精度较高等优点。
董俊红[2](2020)在《面向汽车高频噪声分析的不确定性理论与应用研究》文中研究表明汽车NVH(Noise,Vibration,Harshness)性能按照频率可以划分为低频、中频和高频性能,其中,高频NVH性能对汽车车内声品质有着非常显着的影响。目前,汽车高频NVH性能的开发主要采用统计能量分析(Statistical Energy Analysis,SEA)方法进行求解,统计能量模型中的材料、结构和性能参数均设定为确定性参数。然而,在工程实际问题中,激励和环境条件不断变化,制造、装配和测量误差无法消除,汽车尤其是其声学包系统的不确定性无法避免。这些不确定性因素相互影响和耦合,导致整车高频NVH实际性能相对于设计性能出现较大偏差,从而对大规模产品性能造成不可忽略的影响,一定程度上限制了统计能量分析方法在汽车高频噪声性能分析和优化中的应用效果。针对整车高频NVH性能开发过程中存在的问题,本文将不确定性理论引入SEA分析过程中,对不确定性条件下的汽车高频NVH性能开发理论和应用进行了系统性的研究。首先,在理论层面,提出了汽车声-固耦合模型不确定性分析的随机统计能量方法和区间统计能量方法;其次,为了克服变量不确定性所引起的区间扩张现象,提出了一种考虑不确定性变量间耦合关系的区间摄动分析方法,并采用该方法对汽车关键总成高频性能进行了分析和优化;再次,为了预测材料参数不确定性传播所引起的整车高频噪声响应偏差,基于区间模型对汽车整车高频NVH性能的不确定性进行了分析;最后,针对不确定性条件下的整车高频NVH性能优化问题,引入了一种高效区间稳健性优化方法。基于此思路,本论文开展和完成了如下研究工作:(1)针对汽车声-固耦合系统中难以获取关键SEA参数分布信息的问题,参考随机有限元与区间有限元理论,将不确定性理论引入SEA分析过程中,分别采用随机模型、区间模型来描述结构和声腔材料参数的不确定性,提出了汽车声-固耦合模型不确定性分析的随机统计能量方法和区间统计能量方法;选择有物理意义的结构和声腔材料参数作为不确定性参数,这既使设计初期不确定性参数的描述变得更加直接和容易,也避免了SEA参数之间的相互关系对不确定性分析结果产生影响;在统计能量方程基础上,采用解析方法推导了损耗因子矩阵关于结构、声腔材料参数的偏导数方程,建立了子系统能量波动与材料参数不确定性之间的数量关系,相对于数值方法具有更高的精度和更广泛的适用性;分别以简单的平板-立方体声腔耦合模型和汽车发动机舱-防火墙-车内声腔模型为例,通过对比Monte-Carlo法的计算结果,验证了所提方法的准确性与普适性,有效预测了不确定条件下声-固耦合系统的高频响应特性。(2)提出了一种汽车关键总成高频隔声性能不确定性分析的相关区间摄动方法。该方法考虑了不确定参数间的线性不等式约束关系,引入了不确定性参数灵敏度排序机制,克服了传统区间模型中不确定性参数之间相互独立的假设限制,有效的抑制了不确定性分析过程中的系统响应区间扩张现象。以汽车防火墙总成为例,基于统计能量分析法建立了防火墙总成的SEA模型,通过试验获取了声学包及过孔零件的吸隔声性能,并基于测试数据对SEA模型进行了调校;采用相关区间摄动方法对防火墙总成的隔声性能进行了计算,数值算例结果显示,该方法可以有效的收窄防火墙总成隔声性能的上、下界范围;最后,以内前围的质量为目标函数,以防火墙总成隔声性能为约束条件,基于多岛遗传算法对内前围参数进行优化,在实现内前围轻量化目标的同时仍保证了防火墙总成隔声性能的提升。(3)针对多孔材料参数的不确定性,提出了汽车整车高频噪声性能的区间不确定性分析方法。首先,通过试验测试得到整车声学包零件的吸隔声性能,并在整车半消声实验室对汽车声载荷进行测试,分析特定工况下的车内噪声响应;建立汽车整车SEA模型,在车身外表面加载特定工况下的声载荷激励,预测驾驶员耳边噪声响应并与实车测试结果进行对比,验证模型的准确性;引入区间模型对内前围结构和材料参数进行描述,采用区间摄动方法对车内噪声响应进行预测,对不确定参数影响下系统的稳健性进行了分析。(4)提出了汽车整车高频性能的高效区间稳健性优化方法。建立了整车SEA模型,并通过声学传递函数(Acoustic Transfer Function,ATF)验证模型的准确性;选择关键声学包零件的吸隔声性能作为不确定性参数,计算不确定参数的灵敏度;通过引入区间可能度方法,将不确定性约束转化为确定性约束;推广区间可能度的概念,引入一种高效的解耦方法,将双层嵌套的稳健性优化模型转化为确定性的单层优化模型进行求解,对某SUV车型声学包系统进行了分析和优化,在实现汽车声学包轻量化目标的同时大幅度提升系统性能的稳健性。
王崇帅[3](2020)在《基于SBFEM的粘弹性确定性/不确定性问题的数值求解方法研究》文中认为许多天然与人造材料具有粘弹性性质,粘弹性材料相关的力学问题研究具有重要的实际工程应用价值。由于时间相关的本构关系,加之复杂的几何形状和边界条件,粘弹性问题的解析求解十分困难,研究并发展行之有效的数值方法十分必要,也是一个颇值得探讨的理论课题。本文基于比例边界元法(Scaled Boundary Finite Element Method,简称 SBFEM)开展了确定性/不确定性粘弹性正/反问题的数值分析研究,利用SBFEM的半解析、不需要基本解、便于构造多边形单元、适于处理应力奇异和无限域问题等优点,以提高粘弹性问题空间域数值求解的计算精度和便捷性。同时利用时域分段自适应算法(Temporally Piecewise Adaptive Algorithm,简称TPAA)提高时域的计算精度。SBFEM已成功用于弹性静/动力分析、弹性不确定性分析,以及热传导、静电场、电磁场的数值分析,但其在粘弹性问题中的应用较少,特别是在粘弹性反问题和不确定性粘弹性正/反问题中的应用,几乎未见直接相关的文献报道。粘弹性问题的数值求解通常需进行时域离散计算,采用SBFEM可提高空间域的求解精度和便捷性,但需考虑与其相关的时域计算效率。SBFEM在建立刚度矩阵时需要求解一个两倍自由度数目的特征值方程,导致其与有限元法相比计算效率较低,在粘弹性相关的时域离散递进计算中,需不断求解SBFEM的系统方程,从而进一步增加了计算开销,而在粘弹性反问题和不确定性问题的求解中,需要反复进行时域相关的离散递进计算。此外,与结构/介质相互作用相关的第三类边界条件问题的求解,似未见到相关的SBFEM计算模型。鉴于以上考虑,本文主要聚焦于:(1)SBFEM求解确定性粘弹性正问题的计算效率。(2)第三类边界条件问题的SBFEM建模与求解。(3)基于SBFEM与敏度分析的粘弹性反问题和不确定性问题的建模与求解,并着力于敏度分析相关导数的高精度计算。本文主要研究工作包括:(1)对于二维粘弹性旋转周期对称结构,提出了一种时域递进的分块SBFEM自适应算法,可将原问题转化为一系列独立的子问题求解,从而降低了问题求解规模,提高了计算效率。(2)在SBFEM框架下提出了三种第三类边界条件的求解模型:对线性第三类边界条件,推导出了带有附加刚度阵形式的SBFEM系统方程,并给出了相应的求解方法,当线性第三类边界条件具有旋转周期对称性时,证明了附加刚度矩阵为块状循环的形式,并提出了相关的分块求解算法以降低计算开销;对非光滑双线性第三类边界条件,推导了光滑化的非线性SBFEM系统方程及基于Newton-Raphson方法的求解格式;对时间相关的粘弹性第三类边界条件,建立了基于SBFEM-TPAA的自适应计算模型。(3)对确定性粘弹性反问题,提出了基于敏度分析的两阶段求解策略和数值求解方法,利用比例边界元法与时域分段自适应算法(SBFEM-TPAA),推导了导数的自适应计算公式,以提高相关敏度分析的计算精度,实现了区域非均质多宗量的粘弹性本构参数识别。(4)提出了基于SBFEM-TPAA与敏度分析的区间不确定性粘弹性正/反问题的求解方法。对正问题,利用Taylor展开和区间运算建立了位移与本构参数和应力与本构参数之间的区间关系,当粘弹性本构参数为区间变量时,可确定位移和应力的区间上/下界;对反问题,提出了两阶段反演策略,在每一阶段通过求解两个确定性反问题以确定本构参数区间的中心值和半径,当位移测量信息为区间变量时,可确定粘弹性本构参数的区间上/下界。(5)提出了基于SBFEM-TPAA的概率不确定性粘弹性正/反问题分析模型,当本构参数为不随空间变化的随机变量时,利用均值一次二阶矩法与敏度分析,提出了位移均值和标准差的计算方法,并提出一个两阶段反演模型,以识别粘弹性本构参数的均值和标准差;当本构参数为随机场变量时,利用SBFEM-TPAA与Karhunen-Loeve展开,并将敏度分析与摄动法相结合,提出了位移均值和标准差的计算方法。数值算例验证了以上所提算法的有效性。本文工作扩展了比例边界元法的应用领域,丰富了确定性/不确定性粘弹性正/反问题的数值求解手段,并有望为相关实际工程问题的求解提供有价值的参考和有效的数值分析工具。
庞锐[4](2019)在《高面板堆石坝随机动力响应分析及基于性能的抗震安全评价》文中研究说明我国西部地区水能资源丰富,一批200~300m级高面板堆石坝在此地区建设或拟建,但是本区域处于喜马拉雅山-地中海地震带,地质条件相对复杂且地震烈度较高,地震活动相对频繁,因此地震作用下的大坝安全性研究意义重大。目前尚未出现经受强震考验的200m以上的高坝为抗震设计和研究提供参考,因而深入研究地震特别强震作用下的高面板堆石坝抗震安全具有突出的科学意义和工程价值。基于性能的抗震安全评价方法可以全面地、深入地分析地震作用下结构性能的变化,有效估计结构在地震作用下的危险性,逐渐在很多工程领域应用发展,但是对土石坝尤其高面板堆石坝的抗震安全评价,目前仍主要采用传统的确定性分析方法,基于性能的抗震安全评价还刚刚起步,尤其针对高面板堆石坝还鲜有研究,主要需要注意三方面问题:结构在地震下真实的响应性态应该从有效的抗震分析模型和方法中表现出来,实际工作中应充分考虑不确定性因素和从概率角度进行地震响应分析,合理的性能指标和定量化的性能目标是抗震安全评价的前提和基础。针对上述问题,本文从随机动力学角度出发,在系统考虑地震动随机性、筑坝材料参数不确定性和地震动-材料参数耦合随机性等随机因素的基础上,联合先进的高土石坝静、动力数值模拟方法和概率分析方法,力图从随机动力和概率角度建立基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价方法。先后构建了基于水工抗震规范谱的随机地震动生成方法,建立了高维随机参数样本生成方法和地震动-材料参数耦合随机样本生成方法,结合精细化的非线性有限元动力时程分析方法、广义概率密度演化方法和易损性分析方法等,从随机动力和概率角度揭示了高面板堆石坝地震响应特性,考虑坝体变形、防渗体安全和坝坡稳定三个方面,建议了高面板堆石坝抗震安全评价性能指标并提出了相应的具有概率保证的性能水准,最终建立了多地震强度-多性能目标-破坏概率性能关系,初步形成了基于性能的抗震安全评价框架,为高面板堆石坝抗震设计以及极限抗震能力分析提供科学依据。本文主要工作如下:(1)在总结土石坝中存在的不确定性因素基础上,指出结合有效的概率分析方法建立基于性能的抗震安全评价方法的必要性。评述了现有土石坝随机动力响应和传统概率分析方法的不足和未来发展方向,详细阐述了广义概率密度演化方法的理论基础和求解流程;建立了基于谱表达-随机函数的随机地震动模型和基于GF-偏差优化选点技术的高维随机变量生成方法,通过随机动力和概率分析,验证了其结合广义概率密度演化方法用于非线性复杂岩土工程的有效性和可靠性,为后续高面板堆石坝随机地震响应分析与基于性能的抗震安全评价奠定了基础。(第二章)(2)结合高面板堆石坝弹塑性分析,揭示了随机地震动作用下大坝动力响应和概率特性,建立了基于性能的抗震安全评价方法。首先,基于正交展开理论和谱表达-随机函数方法,引入强度-频率非平稳的随机地震动模型,生成了具有完备概率特征的同一集系地震动加速度样本时程;然后,结合广义概率密度演化方法和广义塑性模型,从随机动力和概率角度,揭示了坝体加速度、变形和面板应力响应特征和分布规律,表明地震动随机性对大坝响应有较大影响,为高面板堆石坝的地震响应和极限抗震能力分析提供参考;最后,基于坝体变形和防渗体安全两个方面,建议了合理的性能指标并划分了相应的性能水准,结合易损性分析初步建立了基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价方法。(第三章)(3)从随机动力和概率角度研究了材料参数随机性对高面板堆石坝动力响应和抗震安全性的影响。首先,通过参数敏感性分析,挑选出弹塑性模型参数主要随机变量进行随机动力和概率分析:然后,基于GF-偏差选点优化方法生成弹塑性随机参数样本;最后,揭示了材料参数随机性与地震动随机性的异同点,并对比了随机参数不同分布类型的影响,指出确定性地震动激励下,考虑材料参数随机性的必要性,以及分布类型对大坝地震响应的影响规律。(第四章)(4)系统研究了地震动-材料参数耦合随机作用下高面板堆石坝随机动力响应和概率分布规律,完善了基于性能的抗震安全评价框架。首先,结合谱表达-随机函数和材料参数随机变量,同时生成随机地震动加速度时程和随机材料参数样本;然后,详细研究了地震动-材料参数耦合随机作用下高面板堆石坝随机动力响应和概率特性,并与地震动随机性、材料参数随机性引起的地震响应随机动力和概率结果对比,揭示了不同随机因素之间的关系;最后,建立了不同地震动强度作用下,考虑地震动-材料参数耦合随机性的多地震强度-多性能目标-超越概率的性能关系和易损性曲线,完善了基于性能的抗震安全评价框架。(第五章)(5)研究了三维高面板堆石坝随机动力响应规律,重点探讨了基于超应力体积比结合超应力累积时间的面板破坏性能指标和性能水准,进一步完善了基于性能的抗震安全评价框架。首先,基于上述研究成果,考虑地震动随机性,结合三维弹塑性分析和概率分析,从随机动力角度揭示了坝体加速度、变形和面板应力的变化和分布规律,响应分布规律和范围对高面板堆石坝抗震安全评价和极限抗震能力分析具有一定的参考意义;然后,初步探究和建议了基于面板超应力体积比结合累积时间的面板抗震安全评价性能指标和性能水准;最后,结合三维弹塑性随机动力分析结果,构建了基于坝体变形和防渗体安全的抗震安全评价框架。(第六章)(6)针对坝坡稳定,结合考虑堆石料软化效应的有限元动力时程分析法,从随机动力和概率角度系统探究了多随机因素下基于性能的高面板堆石坝坝坡稳定抗震安全评价框架。首先,通过随机动力和概率分析,揭示了地震尤其强震作用下,堆石料软化效应对坝坡稳定会产生重大影响,并表明了单纯从最小安全系数角度考察坝坡稳定的不合理性;然后,基于安全系数、安全系数超限累积时间和累积滑移量三个性能指标,探究并对比了考虑地震动随机性、材料参数不确定性和地震动-材料参数耦合随机性的坝坡稳定动力响应规律,随机动力和概率分析结果表明,三类随机性对坝坡稳定都有一定程度影响,因此,需要充分考虑各类不确定性因素对坝坡稳定的影响并建立相应的性能评价标准;最后,建议了基于超限累积时间和累积滑移量的坝坡稳定安全评价性能水准,建立了考虑不同随机因素下多地震强度-多性能目标-超越概率性能关系和易损性曲线,进一步完善了基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价框架。(第七章)
杨传猛[5](2019)在《复合阻尼结构动力学建模及振动特性研究》文中指出随着现代船舶工业的发展和轻量化结构应用的增长,对约束阻尼结构性能提出了更高及更新的要求。将先进复合材料与阻尼材料相结合,突破了传统约束阻尼结构的性能限制形成了一种新型的复合阻尼结构。由于这种结构由阻尼材料、方向性复合材料以及功能梯度材料等复合而成,因而其动力学行为更加复杂。在动力学特性分析时不仅需要考虑各层自身的材料性质、铺层方式、边界条件等,还需要考虑阻尼材料温频效应的影响,这就需要精度更好、效率更高,并且使用限制较少的建模理论和求解方法,然而,对复合阻尼结构进行准确、高效地建模求解,仍是当前面临的一个主要瓶颈和难题。因此,突破现有建模理论和求解方法的限制,建立一种适用于任意厚度、材料类型、铺层方式和边界条件,并能够考虑材料温频效应的建模理论和求解方法具有重要的实际意义。本文以复合阻尼结构为研究主线,深入研究了复合阻尼结构的动力学行为规律,为其设计和应用提供了重要的理论支撑。具体开展了以下四个方面的内容:针对目前一般建模理论对复合阻尼结构动力学建模精度和效率不足的现状,提出了一种基于剪切变形理论的分层锯齿模型。该模型分别假设出了各层的位移函数,将各层的应变进行分别描述,能够有效提高计算精度。根据层间连续性条件找到位移的相互等效关系从而降低假设位移个数,能够有效提高计算效率。在分层锯齿模型的基础上,针对中间厚、面层薄的典型复合阻尼结构进行了准三维建模,该建模理论的特点是利用三维弹性理论结合经典板壳理论分别对较厚的软质芯层和较薄的硬质面层分别进行建模,形成了一种能够准确地对此类夹层结构振动和阻尼特性进行分析预报的方法。针对任意边界条件复合阻尼结构动力学的求解问题,本文结合分层锯齿模型和广义傅里叶谱方法,发展了任意边界条件复合阻尼结构动力学求解的统一方法。该方法在瑞利-里兹法基础上,利用广义傅里叶谱方法将经典或非经典边界问题参数化,避免了传统求解方法在处理复合阻尼结构边界问题时的重复性计算。同时,假设改进的傅里叶谱函数为结构域内的位移函数,使其在求解各类复合阻尼结构动力学问题时具有高阶可导性并能够快速收敛于真实精确解,从而使广义傅里叶谱方法在处理结构各种边界问题时具有高度的普适性。利用建立的分层锯齿模型和广义傅里叶谱求解方法,系统研究了对引入功能梯度材料和方向性复合材料的新型复合阻尼结构的动力学特性,考虑随频率和温度变化的阻尼模型,深入研究了阻尼材料温频效应对复合阻尼结构振动和阻尼特性的影响。针对复合阻尼结构随机动力学特性研究的不足,利用本文建立的理论方法结合频响函数建立了一种平稳随机激励下的随机振动模型,基于该模型,深入研究了复合阻尼结构在平稳随机激励下的动力学响应特性。基于广义傅里叶谱方法并结合参数摄动理论提出了一种对随机参数复合阻尼结构自由振动的分析方法,研究了阻尼材料参数的随机性对复合阻尼结构固有频率期望的影响。为进一步提高复合阻尼结构对振动能量的耗散效率,基于声学黑洞效应,对复合阻尼结构进行了一维及二维的宏观声学设计,通过在声学黑洞处贴敷阻尼材料,实现了对聚集能量的集中耗散,从而将被动复合阻尼结构转化为“主动”的吸振阻尼结构。本文建立了基于声学黑洞的阻尼结构声学设计的分析方法,利用该方法能够从不同角度对声学设计所形成的声学黑洞效应进行机理性研究,对一维及二维声学黑洞阻尼结构的振动传递特性、能量耗散行为、参数影响规律等问题进行了系统性研究,为基于声学黑洞的阻尼结构声学设计提供了理论支撑。
贺志赟[6](2019)在《基于混合摄动-伽辽金法的随机杆系结构几何非线性分析》文中研究表明在实际工程结构的仿真分析中存在着诸多不确定性,如材料特性、元件尺寸、结构边界及荷载的不确定性。这些不确定性将对结构的荷载响应分析产生不可忽视的影响。特别是,当考虑结构的几何非线性效应时,这种影响会更大。针对参数不确定性结构的几何非线性静力响应问题,国内外学者提出了多种随机有限元求解方法,如摄动随机有限元法、谱随机有限元法等。基于摄动思想的随机有限元法是求解随机结构几何非线性问题的一种重要方法,但当结构的随机参数的变异性增大时,采用低阶摄动甚至高阶摄动得到的结构随机响应的计算精度会下降。为提高摄动法的收敛范围和求解精度,本文利用课题组提出的混合摄动-伽辽金法(Hybrid Perturbation-Galerkin Methods)来求解几何非线性随机结构的静力响应。具体内容如下:1.介绍了递推摄动有限元法。将结构的弹性模量假定为随机场,采用非正交多项式展开进行离散。非线性随机结构的位移响应、与位移相关的Green应变的非线性部分均采用含待定系数的幂多项式展开,推导了含随机变量的静力平衡方程。利用摄动法,得到了非线性随机结构静力响应的显式表达式。将递推摄动法的前四阶结果与蒙特卡洛法模拟的结果对比说明了递推摄动法的计算精度和有效性。2.介绍了混合摄动-伽辽金法。在摄动法求解得到随机结构位移响应的幂多项式的基础上,构建伽辽金试函数。通过伽辽金投影技术,对试函数系数进行求解,从而得到随机结构位移响应的显式表达式。3.采用混合摄动-伽辽金法求解几何非线性随机杆系结构的响应。将含位移项的割线弹性模量以及随机响应表示为幂多项式展开,利用高阶摄动方法确定随机结构几何非线性响应的幂多项式展开的各项系数。将随机响应的各阶摄动项假定为伽辽金试函数,运用伽辽金投影对试函数系数进行求解,从而得到随机杆系结构几何非线性响应的显式表达式。数值结果表明,当随机变量的变异系数增大时,混合摄动-伽辽金法计算所得的结构响应各阶统计矩比高阶摄动法结果更逼近蒙特卡洛模拟结果。
寒秋[7](2019)在《混凝土收缩徐变的粘弹性随机性算法研究》文中研究说明实际工程中混凝土在荷载及环境因素作用下将发生徐变、收缩等时变变形,在实际结构中,应考虑这些变形以保证结构安全。同时,混凝土是一种非匀质材料,混凝土材料属性以及环境作用的不确定性将导致混凝土徐变、收缩变形的不确定性。本文基于随机有限元及摄动理论,对考虑混凝土徐变收缩及其不确定性的有限元分析方法进行了研究,主要研究工作如下:(1)讨论了以往工程结构的不确定性分析方法、徐变模型以及徐变算法,分析了他们的价值和不足。(2)基于B3/B4模型的徐变收缩理论和徐变收缩的逐步计算法,将B3/B4模型中对环境温度和湿度的考虑方式改写为变温湿度并引入逐步计算当中。将逐步计算法和随机场理论以及摄动理论结合,推导了对应的摄动法随机有限元列式。(3)利用MATLAB编制了二维变温湿度的徐变收缩摄动随机有限元计算验证程序HOROEX。程序主要分为随机场处理部分和随机有限元部分,可以处理材料参数随机场与随机面力、随机体力。利用编制的有限元程序进行了一些算例验证。结果表明变温湿度的徐变分析与采用平均温湿度的徐变分析差异不容忽视,采用随机场和不采用随机场的徐变随机分析结果差异相对较小,但也不容忽视。摄动法随机有限元法计算徐变的效率尚可,且无需重复求得响应面或进行大量抽样样本计算,是一种较为实用的混凝土徐变及随机性计算方法。
闫森森[8](2019)在《海洋平台柴油发电机组及其舱室振动控制研究》文中认为海洋平台柴油发电机组振动会严重影响其它设备的正常运转以及平台结构的安全性能,与此同时也会对平台舱室噪声环境造成声学污染。平台振动噪声控制水平成为平台交付的一项重要指标,尤其是在国际海事组织(IMO)对船舶舱室振动噪声开始强制实施修正方案,相对于原标准,新标准对居住舱室噪声提出了降低5dB的更高要求。因此平台动力装置及舱室振动噪声控制研究成为了新型海洋平台设计时重点关注对象。本文以新型海洋平台柴油发电机组及其所在舱室为研究对象,基于有限元法,通过隔振、粘弹性阻尼减振和动力吸振技术,开展柴油发电机组及其所在舱室振动控制研究,其具体研究内容如下:建立海洋平台及发电机组有限元模型,开展弹性基础上的柴油发电机组隔振研究。结合等效应力、垂向刚度和扭转刚度等标准,设计合理的公共基座结构。在此基础上,对整体机组开展单层隔振设计研究,分析隔振器安装形式、位置、刚度、阻尼比等参数对隔振效果的影响。结果表明隔振器以集中式安装、关于机组重心对称分布为优,刚度和阻尼的增加会降低隔振效率,但阻尼的影响效果要低于刚度。以平台发电机组舱室为研究对象,进行粘弹性阻尼减振研究。分析阻尼敷设形式、阻尼层数、粘贴位置、阻尼层厚度等参数对减振效果的影响。分析表明约束层会显着提高阻尼结构的损耗因子,且在相同阻尼厚度时,多层层压型复合阻尼材料减振效果优于单层阻尼。在平台舱室结构中,机座肋板及舱室底板的阻尼及其厚度对平台振动特性影响大于舱壁。在此基础上,应用阻振质量与粘弹性阻尼结合方式对阻尼减振方法进行优化设计,使平台振动响应在中高频得到有效控制。针对低频振动,研究动力吸振技术对柴油发电机组的减振效果。分析吸振器安装位置、质量、阻尼比等因素对减振效果的影响,研究表明吸振器质量及阻尼比的增大时,吸振频带得到了拓宽,但在吸振频率处,质量增加起到积极作用,阻尼作用相反。在吸振器总质量不变前提下,研究不同频率吸振器组合应用对减振效果的影响,结果表明此方法可拓宽减振频带,能够有效降低平台低频振动。本文研究方法和所得结果对新型海洋平台柴油发电机组及其舱室减振性能研究具有重要的理论指导意义和工程应用价值,也为舰船结构的减振研究提供了参考。
王静[9](2018)在《求解模糊不确定粘弹性问题的时域自适应比例边界元法》文中认为随着交通运输系统快速发展,建设工程向地下空间不断扩展,出现大量的隧道、边坡、深基坑工程。在工程的修建及运营过程中出现了大量地质灾害,尤其是混凝土、岩石、土体的流变效应导致的断裂、滑坡、大变形,这些问题严重影响着工程修建期的安全和运营后的正常使用,准确预估蠕变位移、应力松弛便成为当前研究的主要工作之一。此外,地质材料的蠕变、松弛过程还是一个高度不确定的过程,以往研究多将其材料参数看作确定性问题进行分析,往往造成较大的分析误差。模糊分析方法是目前解决不确定性问题的有效方法之一。针对混凝土、岩体等地质材料在长期荷载下的蠕变位移、应力松弛问题,主要开展了以下几方面的工作:1、基于粘弹性时域自适应比例边界元理论的数值方程推导。选定三参固体本构模型,在时域上推导其递归本构方程;基于比例边界元方法,结合时域自适应技术,推导时域自适应的比例边界元方程,给出自适应收敛条件。2、依据模糊理论的转换方法,对参数进行模糊处理,依据Monte-Carlo方法对模糊算法进行模拟验证。采用MATLAB语言编写相应程序。3、基于时域自适应比例边界元法构建粘弹性蠕变模型。首先构建了粘弹性板的蠕变位移分析模型,得到参数变化对蠕变位移的影响规律。对蠕变位移进行模糊不确定分析,得到参数、时间步长、容许误差对蠕变位移的模糊不确定性影响。然后构建了无限域下隧道衬砌蠕变位移的模糊不确定分析模型,通过Monte-Carlo对比验证得到参数、时间步长、容许误差对蠕变位移的模糊不确定性影响。4、基于比例边界元法构建奇异性分析模型。首先构建了带有单边裂纹的粘弹性板应力松弛分析模型,得到参数变化对奇异处应力松弛的影响规律。对应力松弛进行模糊不确定分析,通过Monte-Carlo对比验证得到参数、时间步长、容许误差对奇异处应力松弛的模糊不确定性影响。然后构建奇异性热传导模糊不确定分析模型,得到热力学参数对奇异处热流密度的模糊不确定影响。通过对粘弹性蠕变位移、奇异性应力松弛问题进行建模分析以及不确定性模糊研究,得到模型中相关参数对蠕变位移、应力松弛的影响规律,为地质材料流变问题的后续研究提供了参考依据。
唐雅琼[10](2017)在《空间网状天线多源误差与形面稳定性研究》文中研究表明空间网状天线是卫星通信、环境探测、载人航天以及探月工程的关键设备之一,随着航天技术的发展,各种各样的空间任务对空间网状天线的形面精度及其稳定性都提出了非常严格的要求,但是工程实际中却存在多种不可避免的结构误差源,这些误差会导致天线的工作表面精度下降,电磁信号反射散乱,进而影响天线的指向精度、增益、辐射效率和交叉极化指标等电磁性能,成为空间网状天线向大口径、高频段方向发展的技术瓶颈。为此,本文对包括面片拟合误差、网面反枕效应误差、预张力设计误差、加工制造误差、热变形误差以及由绳索力学松弛引起的材料性能误差等多种结构误差源进行数学建模与分析,从机电耦合的角度,建立多种误差源作用下的天线电性能计算方法,并将其应用于指导空间网状天线的设计、制造与调整,解决空间网状天线大型化发展需求与形面精度难以提高之间的矛盾。本文的主要工作及创新点如下:1.空间网状天线中,索网和金属网都属于柔性结构,需要施加预张力才能使结构形成满足工作需求的形状并获得承载刚度。现有研究在建立膜结构力学模型时通常假设单元内部应力均匀,边上合力垂直于边且交于膜单元垂心,不具有一般性。为此,本文提出一种等效力密度法,根据三角形和四边形薄膜单元的应力分布特征引入等效轴向力密度和等效横向力密度的概念,采用等效横向力密度矢量代替薄膜的预应力张量代入力密度方程,推导出适用于一般索/膜结构的非线性力密度静平衡控制方程。基于不动点法研究了该方程的求解策略,形成一套高效的索/膜结构非线性静力学分析方法,结合传统的力密度找形设计方法提出一种可兼顾形面精度和形面稳定性的索网-金属网几何和预张力耦合设计方法,实现将预张力设计误差降到最小的同时适应不同的张力约束条件。2.索网和金属网只有拉伸刚度,缺乏弯曲和剪切刚度,因此在预张力作用下金属网会出现反枕效应。目前针对空间网状天线反枕效应的理论研究都存在一个共同的假设:膜内部受力均匀,索网张成正多边形网格。为此,本文基于索和膜的弹性微分方程推导出一般索/膜单元的反枕效应计算公式,并将其应用到空间网状天线的形面误差计算中,通过数值仿真一方面验证所提出计算公式的可靠性,另一方面进一步揭示空间网状天线索网-金属网预张力比对反枕效应误差及天线电性能的影响规律,为空间网状天线的初始精度分配以及预张力设计提供依据。3.工程应用中,空间网状天线由于制造、装配以及空间环境等原因等,总会产生诸多的误差源,随着空间网状天线反射面的尺寸不断增大,工作频段的不断提高,当前的多源误差计算方法不断暴露出计算复杂度高、精度下降等问题。因此,本文首先研究空间网状天线反射面的误差来源,在保证计算效率和计算精度的同时,基于概率有限元法对空间网状天线反射面进行确定性误差和不确定性误差综合建模,推导形面精度与误差统计分布特征参数的关系式,并将该方法应用于空间网状天线反射面的制造误差和在轨热变形的研究。随后,针对空间网状天线反射面的动力学问题,基于波散射法和随机因子法推导随机框架结构的节点散射和单元传递方程,并采用矩方法对该方程进行求解,获得结构响应的均值、标准差和变异系数的显示表达式,形成一套用于分析不确定框架结构动力学响应的随机波散射法,并将该方法应用于考虑结构参数和载荷随机性的框架结构的动力学响应分析。4.纤维绳索材料具有粘弹性力学特性,因此在预张力作用下索网结构会发生力学松弛,导致空间网状天线反射面精度随着时间的推移逐渐恶化甚至失效。为此,本文基于Schapery非线性粘弹性本构模型,采用Prony级数近似瞬时柔量积分因子,建立索段力学松弛行为本构建模,推导阶跃载荷作用下纤维绳索的蠕变-恢复响应模型,并将其与力密度方程结合,实现空间网状天线反射面蠕变-恢复响应的建模与分析,根据反射面力学松弛行为的特点,建立初始参考形面,以该形面为目标面,建立补偿设计优化模型,基于逆迭代法获得力学松弛影响下反射面的最优初始形面,形成一套可用于空间网状天线反射面的力学松弛行为补偿设计方法。5.空间网状天线最终设计目标是实现电性能,为此,本文从机电耦合的角度,研究多源误差对空间网状天线电性能的影响分析方法。首先,基于物理光学法,推导与时间相关的误差影响下的反射面天线远场方向图的计算公式,将时间因子从积分项分离以提高对反射面电性能的跟踪效率,研究索网结构的力学松弛行为对天线辐射场的影响规律,根据部分变形反射面物理信息,采用Zernike多项式对变形反射面的实际形面进行重构,提出一种基于数据库的天线电性能的计算方法,将含有大量积分运算的远场方向图计算简化为线性计算,研究基于数据库反射面电性能计算方法的求解与应用策略,为提高天线的调整、控制等技术的效率奠定基础。
二、含随机参数粘弹性结构的有限元法分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、含随机参数粘弹性结构的有限元法分析(论文提纲范文)
(1)纤维增强复合板缺陷响应特征及其在光-力学检测中的应用(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 复合材料性能分散性 |
1.2.1 组分性能 |
1.2.2 细观结构 |
1.2.3 宏观性能 |
1.3 纤维增强复合材料缺陷 |
1.3.1 纤维波纹 |
1.3.2 弱粘结及脱粘 |
1.3.3 孔隙 |
1.3.4 其他缺陷 |
1.4 褶皱及弱粘结缺陷检测研究进展 |
1.4.1 X射线检测 |
1.4.2 超声检测 |
1.4.3 红外热成像检测 |
1.4.4 光学检测 |
1.5 考虑褶皱及弱粘结缺陷的复合材料等效性能 |
1.5.1 纤维褶皱 |
1.5.2 弱粘结及脱粘 |
1.6 目前研究存在的问题 |
1.7 本文主要研究内容 |
1.7.1 课题来源 |
1.7.2 主要内容 |
1.7.3 技术路线图 |
2 褶皱及弱粘结缺陷细观力学模型研究 |
2.1 引言 |
2.2 褶皱缺陷细观力学模型 |
2.2.1 几何描述 |
2.2.2 细观力学建模 |
2.3 弱粘结缺陷细观力学模型 |
2.3.1 问题描述 |
2.3.2 渐近均匀化方法 |
2.3.3 界面模型 |
2.4 力学模型算例分析 |
2.4.1 褶皱算例 |
2.4.2 弱粘结算例 |
2.5 缺陷模型有限元植入方法 |
2.5.1 有限元程序开发 |
2.5.2 缺陷模型有限元植入 |
2.6 本章小结 |
3 含缺陷纤维增强复合板力学响应数值预测研究 |
3.1 引言 |
3.2 单一褶皱缺陷复合板力学响应 |
3.2.1 模型建立 |
3.2.2 模型验证 |
3.2.3 响应特征 |
3.3 单一弱粘结缺陷复合板力学响应 |
3.3.1 仿真结果分析 |
3.3.2 界面粘结强度影响 |
3.4 随机缺陷的有限元植入方法 |
3.4.1 缺陷概率分布模型 |
3.4.2 随机褶皱有限元植入 |
3.4.3 随机弱粘结有限元植入 |
3.5 计及褶皱随机分布的层合板响应特征 |
3.5.1 数值模型 |
3.5.2 位移尺度 |
3.5.3 位移场分布 |
3.5.4 波纹比标准差影响 |
3.6 计及弱粘结随机分布的层合板响应特征 |
3.6.1 位移场分布 |
3.6.2 弱粘结分散性影响 |
3.7 缺陷特征响应与统计结果 |
3.7.1 特征响应 |
3.7.2 统计结果 |
3.8 本章小结 |
4 缺陷特征响应在纤维增强复合板光-力学检测中的应用 |
4.1 引言 |
4.2 缺陷光-力学检测方案 |
4.2.1 检测方案 |
4.2.2 实施方式 |
4.3 三维点云重构算法 |
4.3.1 点云坐标获取 |
4.3.2 离面位移提取 |
4.4 缺陷试样制备 |
4.4.1 层合板制备 |
4.4.2 引入褶皱 |
4.4.3 引入脱粘 |
4.4.4 缺陷参数 |
4.5 试验装置 |
4.5.1 试验过程 |
4.5.2 误差来源 |
4.6 检测结果分析 |
4.6.1 褶皱试样 |
4.6.2 脱粘试样 |
4.7 数字图像相关测量试验 |
4.7.1 误差来源 |
4.7.2 试验装置 |
4.7.3 检测结果 |
4.8 检测方案讨论 |
4.8.1 有限元验证 |
4.8.2 检测方法比较 |
4.9 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
在读期间科研成果及奖励 |
发表(录用)论文 |
团体标准 |
参与科研项目 |
奖励与荣誉 |
(2)面向汽车高频噪声分析的不确定性理论与应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 统计能量分析方法研究现状 |
1.2.1 统计能量分析方法理论研究概述 |
1.2.1.1 模态密度 |
1.2.1.2 内损耗因子 |
1.2.1.3 耦合损耗因子 |
1.2.2 统计能量分析方法在噪声控制中的应用 |
1.3 不确定性理论研究现状 |
1.3.1 不确定性模型 |
1.3.2 不确定性数值计算方法 |
1.3.3 不确定性优化方法 |
1.3.4 不确定性理论在车辆开发领域的应用研究现状 |
1.4 本文的主要研究内容 |
1.4.1 汽车车内高频噪声开发存在的问题 |
1.4.2 本文的研究内容 |
第2章 汽车声-固耦合模型的随机统计能量和区间统计能量理论 |
2.1 引言 |
2.2 声-固耦合模型的统计能量方法 |
2.2.1 声-固耦合模型的统计能量方程 |
2.2.2 声-固耦合模型SEA参数分析 |
2.3 不确定声-固耦合模型的随机统计能量和区间统计能量方法 |
2.3.1 随机统计能量方法理论 |
2.3.2 区间统计能量方法理论 |
2.4 材料参数偏导数分析 |
2.4.1 结构弹性模量偏导数 |
2.4.2 结构泊松比偏导数 |
2.4.3 结构密度偏导数 |
2.4.4 声腔声速偏导数 |
2.4.5 声腔密度偏导数 |
2.5 算例 |
2.5.1 平板-立方体声腔模型 |
2.5.1.1 随机SEA分析 |
2.5.1.2 区间SEA分析 |
2.5.2 汽车发动机舱-防火墙-车内声腔模型 |
2.5.2.1 随机SEA分析 |
2.5.2.2 区间SEA分析 |
2.6 本章小结 |
第3章 汽车防火墙总成高频性能的相关区间不确定性分析 |
3.1 引言 |
3.2 汽车防火墙总成SEA模型的建立 |
3.2.1 汽车防火墙总成结构 |
3.2.2 汽车防火墙总成SEA模型建立 |
3.2.2.1 汽车防火墙钣金SEA模型建立 |
3.2.2.2 声学包材料的吸隔声性能评价 |
3.2.2.3 外前围吸声性能测试 |
3.2.2.4 内前围和过孔零件隔声性能测试 |
3.3 汽车防火墙总成隔声性能测试、分析与调校 |
3.3.1 防火墙总成隔声性能测试 |
3.3.2 防火墙总成隔声性能分析和调校 |
3.3.2.1 防火墙总成隔声性能分析 |
3.3.2.2 防火墙总成隔声性能调校 |
3.4 基于相关区间模型的SEA不确定性分析理论 |
3.4.1 相关区间模型的声-固耦合系统描述 |
3.4.2 相关区间模型的SEA不确定性分析 |
3.5 基于相关区间模型的汽车防火墙内前围不确定性分析及优化 |
3.6 本章小结 |
第4章 汽车整车高频噪声性能的区间不确定性分析 |
4.1 引言 |
4.2 整车统计能量分析模型的建立 |
4.3 车内高频噪声试验测试与仿真分析 |
4.3.1 声载荷测试 |
4.3.2 整车车内高频噪声测试与仿真分析 |
4.3.3 声学包子系统对车内声腔的贡献量分析 |
4.4 车内高频噪声的不确定性分析 |
4.4.1 不确定参数及模型的选择 |
4.4.2 车内噪声的区间摄动计算 |
4.5 本章小结 |
第5章 汽车整车高频噪声性能的高效区间不确定性优化 |
5.1 引言 |
5.2 稳健性设计与区间优化理论 |
5.2.1 稳健优化设计基本原理 |
5.2.2 基于可能度的区间优化方法 |
5.3 整车高频噪声稳健性模型建立与分析 |
5.3.1 整车统计能量模型的建立与验证 |
5.3.1.1 整车SEA模型的建立 |
5.3.1.2 整车SEA模型验证 |
5.3.2 车内高频噪声稳健性分析 |
5.3.2.1 不确定性参数的选择和描述 |
5.3.2.2 车内噪声的稳健性分析 |
5.4 基于区间可能度方法的整车高频噪声高效稳健性优化 |
5.4.1 稳健性优化模型的建立 |
5.4.2 高效区间稳健性优化设计方法 |
5.4.3 车内噪声稳健性优化结果分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 研究总结 |
6.1.1 汽车声-固耦合模型的随机统计能量和区间统计能量理论 |
6.1.2 汽车关键总成高频性能的相关区间摄动分析 |
6.1.3 汽车整车高频噪声性能的区间不确定性分析研究 |
6.1.4 汽车整车高频噪声性能的高效区间不确定性优化研究 |
6.2 创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(3)基于SBFEM的粘弹性确定性/不确定性问题的数值求解方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外相关工作研究进展 |
1.2.1 确定性粘弹性正问题数值求解研究概况 |
1.2.2 确定性粘弹性反问题数值求解研究概况 |
1.2.3 不确定性粘弹性正/反问题数值求解研究概况 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 二维粘弹性问题的SBFEM递推求解与敏度分析 |
2.1 引言 |
2.2 粘弹性问题的递推控制方程 |
2.3 粘弹性问题的SBFEM递推求解方程 |
2.4 基于SBFEM的自适应敏度分析 |
2.5 本章小结 |
3 基于SBFEM的二维旋转周期对称粘弹性结构的分块递推算法 |
3.1 引言 |
3.2 旋转周期对称结构 |
3.3 旋转周期对称粘弹性结构的分块递推方程 |
3.4 数值算例 |
3.5 本章小结 |
4 第三类边界条件问题的SBFEM求解方法 |
4.1 引言 |
4.2 二维静力问题中的第三类边界条件 |
4.3 三种第三类边界条件问题的求解方法 |
4.3.1 线性第三类边界条件问题的求解 |
4.3.2 非线性第三类边界条件问题的求解 |
4.3.3 时间相关的第三类边界条件问题的求解 |
4.4 具有旋转周期对称性的第三类边界条件问题分块求解 |
4.5 数值算例 |
4.5.1 线性第三类边界条件算例 |
4.5.2 非光滑双线性第三类边界条件算例 |
4.5.3 粘弹性第三类边界条件算例 |
4.6 本章小结 |
5 基于SBFEM-TPAA的区域非均质粘弹性反问题求解 |
5.1 引言 |
5.2 区域非均质粘弹性问题的SBFEM递推方程 |
5.3 区域非均质粘弹性反问题求解 |
5.4 数值算例 |
5.5 本章小结 |
6 基于SBFEM-TPAA的不确定粘弹性正/反问题求解 |
6.1 引言 |
6.2 区域非均质粘弹性区间不确定性正/反问题求解 |
6.2.1 基于Taylor展开的区域非均质粘弹性区间不确定性正问题求解 |
6.2.2 基于Taylor展开的区域非均质粘弹性区间不确定性反问题求解 |
6.2.3 数值算例 |
6.3 区域非均质粘弹性概率不确定性正/反问题求解 |
6.3.1 区域非均质粘弹性概率不确定性正问题求解 |
6.3.2 位移均值和标准差的敏度分析 |
6.3.3 区域非均质粘弹性概率不确定性反问题求解 |
6.3.4 数值算例 |
6.4 基于SBFEM-TPAA的粘弹性随机场问题求解 |
6.4.1 粘弹性随机场的Karhunen-Loève展开 |
6.4.2 粘弹性随机场问题的SBFEM递推求解方程 |
6.4.3 粘弹性随机场响应的概率特征自适应求解 |
6.4.4 数值算例 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录A SBFEM的坐标系统及其基本方程 |
附录B 粘弹性无限域与粘弹性第三类边界条件的等效证明 |
附录C Fredholm积分特征值方程的求解 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(4)高面板堆石坝随机动力响应分析及基于性能的抗震安全评价(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 我国水电开发现状与发展趋势 |
1.1.2 面临的问题与研究的必要性 |
1.2 基于性能的抗震安全设计 |
1.2.1 基于性能的抗震设计基本概念 |
1.2.2 基于性能的抗震设计提出与发展 |
1.3 基于性能的大坝抗震安全评价研究进展 |
1.3.1 混凝土坝 |
1.3.2 土石坝 |
1.4 面板堆石坝地震响应数值分析 |
1.4.1 面板堆石坝动力反应分析方法 |
1.4.2 面板堆石坝筑坝材料动力特性 |
1.5 高面板堆石坝抗震安全评价性能指标和目标 |
1.5.1 坝体变形 |
1.5.2 坝坡稳定 |
1.5.3 防渗体面板安全 |
1.6 本文主要研究思路和内容 |
1.6.1 存在主要问题 |
1.6.2 本文主要思路和工作 |
2 土石坝地震响应概率分析方法 |
2.1 引言 |
2.2 土石坝地震响应中的不确定性 |
2.2.1 地震动随机性 |
2.2.2 堆石料参数不确定性 |
2.3 概率分析方法 |
2.3.1 破坏概率定义 |
2.3.2 一次二阶矩法 |
2.3.3 蒙特卡洛法 |
2.3.4 响应面法 |
2.4 广义概率密度演化方法 |
2.4.1 广义概率密度演化方程 |
2.4.2 概率空间离散代表点选取方法 |
2.4.3 概率密度演化方程数值求解方法 |
2.5 非平稳随机地震动模型 |
2.5.1 改进的Clough-Penzien功率谱模型 |
2.5.2 基于谱表达-随机函数的随机地震动生成 |
2.6 动力可靠度概率分析 |
2.7 算例验证和应用 |
2.7.1 基于解析解的验证 |
2.7.2 基于Duffing振子的验证 |
2.7.3 基于多层边坡随机动力和概率分析的验证 |
2.7.4 基于面板堆石坝随机动力和概率分析的验证 |
2.8 地震易损性分析 |
2.9 本章小结 |
3 考虑地震动随机性的高面板堆石坝随机动力分析 |
3.1 引言 |
3.2 计算本构模型 |
3.2.1 堆石料广义塑性静、动力统一模型 |
3.2.2 广义塑性接触面模型 |
3.3 地震动输入方法 |
3.4 高面板堆石坝随机动力响应和概率分析 |
3.4.1 有限元模型和材料参数信息 |
3.4.2 坝体加速度 |
3.4.3 坝体变形 |
3.4.4 面板应力 |
3.5 基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价初步探究 |
3.5.1 坝体变形 |
3.5.2 面板防渗体安全 |
3.6 本章小结 |
4 考虑材料参数不确定性的高面板堆石坝随机动力分析 |
4.1 引言 |
4.2 高面板堆石坝弹塑性材料参数随机变量确定 |
4.3 高面板堆石坝随机动力响应和概率分析 |
4.3.1 基本信息 |
4.3.2 坝体加速度 |
4.3.3 坝体变形 |
4.3.4 面板应力 |
4.3.5 基于性能的抗震安全评价 |
4.4 本章小结 |
5 考虑地震动-材料参数耦合随机性的高面板坝随机动力分析 |
5.1 引言 |
5.2 基本信息 |
5.3 高面板堆石坝随机动力响应和概率分析 |
5.3.1 坝体加速度 |
5.3.2 坝体变形 |
5.3.3 面板应力 |
5.4 基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价 |
5.5 本章小结 |
6 三维高面板堆石坝随机地震响应和性能安全评价 |
6.1 引言 |
6.2 高面板堆石坝基本信息 |
6.3 高面板堆石坝随机动力响应和概率分析 |
6.3.1 坝体加速度 |
6.3.2 坝体变形 |
6.3.3 面板超应力体积比和超应力累积时间 |
6.4 基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价 |
6.4.1 坝体变形 |
6.4.2 面板防渗体安全 |
6.5 本章小结 |
7 高面板堆石坝坝坡稳定随机动力分析和性能安全评价 |
7.1 引言 |
7.2 考虑堆石料软化的动力有限元时程分析法 |
7.2.1 坝坡有限元动力稳定分析方法 |
7.2.2 堆石料软化 |
7.3 基于随机动力和概率分析的堆石料软化特性影响 |
7.3.1 计算基本信息 |
7.3.2 计算结果分析 |
7.3.3 小结 |
7.4 高面板堆石坝抗剪强度参数统计分析 |
7.5 考虑地震动随机性的坝坡稳定性能安全评价 |
7.5.1 基本信息 |
7.5.2 高面板堆石坝坝坡稳定随机动力分析 |
7.5.3 基于性能的坝坡稳定安全评价 |
7.6 考虑抗剪强度参数不确定性的坝坡稳定随机动力分析 |
7.6.1 基本信息 |
7.6.2 安全系数 |
7.6.3 安全系数超限累积时间 |
7.6.4 累积滑移量 |
7.7 考虑地震动-抗剪强度参数耦合随机性的坝坡稳定性能安全评价 |
7.7.1 基本信息 |
7.7.2 安全系数 |
7.7.3 安全系数超限累积时间 |
7.7.4 累积滑移量 |
7.7.5 安全系数超限累积时间与累积滑移量关系讨论 |
7.8 本章小结 |
8 结论和展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(5)复合阻尼结构动力学建模及振动特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 复合阻尼结构研究进展 |
1.2.1 阻尼结构 |
1.2.2 复合材料 |
1.2.3 阻尼模型 |
1.3 多层结构动力学建模研究进展 |
1.3.1 等效单层模型 |
1.3.2 分层模型 |
1.3.3 计算方法 |
1.4 声学黑洞结构研究概况 |
1.5 本文研究内容 |
第2章 复合阻尼结构动力学理论模型 |
2.1 强、弱形式控制方程的区别与联系 |
2.2 复合阻尼梁结构振动模型 |
2.2.1 基于等效单层模型的振动建模 |
2.2.2 基于分层锯齿模型的振动建模 |
2.2.3 基于弱形式的广义傅里叶谱方法 |
2.3 数值结果与分析 |
2.3.1 收敛性与正确性分析 |
2.3.2 模型对比分析 |
2.3.3 普适性分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 功能梯度复合材料阻尼结构的动力学特性 |
3.1 复合材料阻尼板结构振动模型 |
3.1.1 模型描述 |
3.1.2 位移域建立 |
3.1.3 能量泛函变分求解 |
3.2 复合材料阻尼板结构的振动特性分析 |
3.2.1 收敛性与正确性分析 |
3.2.2 方向性复合材料阻尼板 |
3.2.3 功能梯度材料阻尼板 |
3.3 本章小结 |
第4章 考虑温频效应复合阻尼结构的动力学特性 |
4.1 复合阻尼浅壳结构振动模型 |
4.1.1 模型描述 |
4.1.2 能量泛函 |
4.1.3 迭代模型求解 |
4.2 复合阻尼浅壳结构的振动特性分析 |
4.2.1 收敛性分析 |
4.2.2 三维模型验证 |
4.2.3 复常量阻尼模型 |
4.2.4 温变、频变阻尼模型 |
4.3 本章小结 |
第5章 复合阻尼结构的随机动力学特性 |
5.1 平稳随机激励下复合阻尼结构的振动特性分析 |
5.1.1 基于广义傅里叶谱方法的随机振动模型 |
5.1.2 算例分析 |
5.2 随机参数复合阻尼结构的振动特性分析 |
5.2.1 随机参数复合阻尼结构的摄动求解方法 |
5.2.2 算例分析 |
5.3 本章小结 |
第6章 基于声学黑洞(ABH)的阻尼结构声学设计及特性研究 |
6.1 一维ABH阻尼结构的振动特性 |
6.1.1 结构能量泛函 |
6.1.2 振动特征方程 |
6.1.3 试验验证 |
6.1.4 振动模态分析 |
6.1.5 高频猝发激励下的时域分析 |
6.2 一维周期性ABH阻尼结构的振动特性 |
6.2.1 ABH单元模型的弹性耦合 |
6.2.2 ABH效应的可视化分析 |
6.2.3 带隙特性分析 |
6.3 二维ABH结构中波的传播轨迹研究 |
6.3.1 几何声学近似方法 |
6.3.2 射线轨迹方程的标量化求解 |
6.3.3 波传播轨迹影响因素分析 |
6.4 二维ABH阻尼结构的振动特性 |
6.4.1 结构能量泛函 |
6.4.2 振动特征方程 |
6.4.3 试验验证 |
6.4.4 频域特性分析 |
6.5 本章小结 |
结论 |
全文总结 |
本文创新 |
研究展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
附录 |
附录A: 复合阻尼梁的控制微分方向及相应边界条件 |
附录B: 复合阻尼梁的刚度矩阵和质量矩阵表达式 |
附录C: 试验设计方案 |
(6)基于混合摄动-伽辽金法的随机杆系结构几何非线性分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 结构可靠度研究方法简述 |
1.2.2 随机有限元法国内外研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 几何非线性有限元理论 |
2.1 引言 |
2.2 几何非线性分析 |
2.2.1 大变形下的应变度量 |
2.2.2 大变形下的应力度量 |
2.3 大变形情况下的本构方程 |
2.4 几何非线性有限元方程 |
2.4.1 B矩阵推导 |
2.4.2 几何非线性有限元系统的平衡方程 |
2.5 本章小结 |
第3章 随机桁架结构的递推摄动有限元求解 |
3.1 引言 |
3.2 概率论基础 |
3.2.1 随机变量及随机向量 |
3.2.2 随机变量的数字特征 |
3.3 随机过程 |
3.4 随机场 |
3.4.1 随机场的概念 |
3.4.2 随机场的抽象离散 |
3.4.3 随机场的空间离散 |
3.5 几何非线性的递推随机有限元解法 |
3.5.1 随机静力平衡方程 |
3.5.2 随机场的非正交多项式展开 |
3.5.3 递推摄动求解 |
3.5.4 算例分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 随机桁架结构的混合摄动伽辽金解法 |
4.1 引言 |
4.2 混合摄动伽辽金法 |
4.3 混合摄动伽辽金法求解几何非线性问题 |
4.3.1 伽辽金试函数确定 |
4.3.2 随机量的重新表达 |
4.3.3 伽辽金投影 |
4.4 算例分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的论文 |
(7)混凝土收缩徐变的粘弹性随机性算法研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 混凝土徐变模型与徐变理论 |
1.2.2 结构的不确定性分析 |
1.2.3 徐变不确定性分析 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 徐变随机性计算方法 |
2.1 变温湿度下混凝土收缩徐变模型 |
2.1.1 B3/B4模型 |
2.1.2 B3/B4模型中变温湿度的引入 |
2.2 徐变的逐步计算方法 |
2.2.1 Dirichlet级数形式的粘弹性模型 |
2.2.2 应变增量计算 |
2.2.3 平衡方程组 |
2.3 非线性随机有限元方法 |
2.3.1 摄动法 |
2.4 随机场处理方法 |
2.4.1 随机场的描述 |
2.4.2 随机场离散方法 |
2.5 徐变随机有限元列式 |
2.5.1 虚功原理推导粘弹性随机问题 |
2.5.2 粘弹性随机有限元 |
3 徐变收缩随机有限元程序实现 |
3.1 随机场处理程序 |
3.1.1 总体程序结构 |
3.1.2 子程序介绍 |
3.2 有限元程序 |
3.2.1 总体程序结构 |
3.2.2 子程序介绍 |
3.3 程序验证 |
3.3.1 确定性徐变计算参数 |
3.3.2 运行结果比较 |
4 算例分析 |
4.1 模型信息 |
4.2 计算结果 |
4.3 结果分析 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(8)海洋平台柴油发电机组及其舱室振动控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 振动控制方法及其特点 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 隔振技术的发展现状 |
1.3.2 粘弹性阻尼减振的发展现状 |
1.3.3 动力吸振技术发展现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 减隔振元件力学模型及理论基础 |
2.1 结构动力学理论 |
2.1.1 结构动力学方程 |
2.1.2 模态分析原理 |
2.1.3 谐响应分析原理 |
2.2 隔振基本理论 |
2.2.1 发电机组隔振器布置形式 |
2.2.2 隔振器数学模型 |
2.2.3 无阻尼单层隔振系统运动方程 |
2.2.4 有阻尼单层隔振系统运动方程 |
2.3 粘弹性阻尼材料减振基本理论 |
2.3.1 弹性结构动力学方程 |
2.3.2 粘弹性结构动力学方程 |
2.3.3 弹性和粘弹性复合结构动力学方程 |
2.4 动力吸振技术减振基本理论 |
2.4.1 无阻尼吸振系统动力学方程 |
2.4.2 有阻尼动力吸振系统动力学方程 |
2.5 本章小结 |
第3章 海洋平台发电机组及其舱室模型建立和载荷分析 |
3.1 有限元离散化标准 |
3.2 柴油发电机组及其舱室有限元模型 |
3.2.1 发电机组模型简化有限元模型 |
3.2.2 海洋平台舱室有限元模型 |
3.3 发电机组载荷特性分析 |
3.3.1 活塞-曲柄连杆机构运动学分析 |
3.3.2 直列型柴油机运动结构不平衡力质量 |
3.3.3 V型柴油机激励载荷分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 海洋平台柴油发电机组隔振设计研究 |
4.1 隔振器建模方法验证 |
4.2 单元参数对计算精度影响 |
4.2.1 单元类型影响因素分析 |
4.2.2 单元尺寸影响因素分析 |
4.3 公共基座结构参数分析 |
4.3.1 公共基座安全标准 |
4.3.2 公共基座静应力分析 |
4.3.3 公共基座垂向刚度分析 |
4.3.4 公共基座扭转刚度分析 |
4.4 隔振器安装方式对隔振效果影响 |
4.5 隔振器安装位置对隔振效果影响 |
4.6 隔振器刚度因素影响 |
4.7 隔振器阻尼因素影响 |
4.8 发电机组隔振效果数值分析 |
4.9 本章小结 |
第5章 海洋平台柴油发电机组舱室粘弹性阻尼减振研究 |
5.1 波分析法理论 |
5.2 多层复合材料建模方法验证 |
5.3 阻尼材料及结构型式分析 |
5.3.1 阻尼敷设形式影响 |
5.3.2 阻尼层数影响 |
5.3.3 船舶常用的阻尼减振材料 |
5.4 舱室阻尼减振及效果分析 |
5.4.1 舱室结构振动特性 |
5.4.2 阻尼敷设位置对减振效果影响 |
5.4.3 不同部位阻尼厚度对减振效果影响 |
5.4.4 发电机舱室阻尼减振数值分析 |
5.5 阻尼减振优化设计分析 |
5.5.1 阻振质量位置影响 |
5.5.2 阻振质量重量影响 |
5.5.3 阻振质量和阻尼相对位置对减振效果影响 |
5.5.4 发电机舱室阻尼减振优化效果数值分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 柴油发电机组公共基座动力吸振技术研究 |
6.1 动力吸振器评价方法和影响因素 |
6.2 吸振器作用位置对减振效果影响 |
6.3 吸振器质量对减振效果影响 |
6.4 吸振器阻尼对减振效果影响 |
6.4.1 吸振器阻尼比影响 |
6.4.2 阻尼参数优化 |
6.5 不同吸振频率吸振器组合对减振效果影响 |
6.6 发电机组及舱室减振效果数值分析 |
6.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(9)求解模糊不确定粘弹性问题的时域自适应比例边界元法(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题的研究背景和意义 |
1.2 不确定性问题及其研究现状 |
1.3 比例边界元方法概述 |
1.4 论文主要工作 |
第二章 粘弹性时域自适应的比例边界元数值方程 |
2.1 引言 |
2.2 粘弹性本构模型 |
2.3 粘弹性三参量固体模型的递归本构方程 |
2.4 比例边界元基本方程 |
2.5 时域自适应比例边界元数值方程 |
本章小结 |
第三章 模糊分析基本理论 |
3.1 引言 |
3.2 模糊数及运算 |
3.3 转换方法 |
3.4 模糊比例边界元算法 |
3.5 粘弹性模糊结构的Monte Carlo模拟验证 |
本章小结 |
第四章 粘弹性材料的蠕变位移分析 |
4.1 引言 |
4.2 粘弹性参数研究 |
4.3 蠕变位移的不确定性模糊分析 |
4.4 处于无限域岩体下混凝土衬砌的蠕变分析 |
本章小结 |
第五章 模糊SBFEM算法在解决奇异性问题中的应用 |
5.1 引言 |
5.2 粘弹性参数研究 |
5.3 奇异性应力松弛的不确定性模糊分析 |
5.4 奇异性热传导 |
本章小结 |
第六章 结论 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(10)空间网状天线多源误差与形面稳定性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 空间网状天线国内外研究现状 |
1.3 空间网状天线的构成与研究意义 |
1.4 关键问题分析 |
1.5 本文研究内容与文献综述 |
1.5.1 网状天线预张力设计 |
1.5.2 网状天线多源误差分析 |
1.5.3 多源误差下的形面电性能建模与分析 |
1.6 论文组织与结构安排 |
第二章 空间网状天线反射面几何-预张力耦合设计 |
2.1 引言 |
2.2 空间索/膜结构非线性静力平衡分析 |
2.2.1 等效力密度静平衡控制方程的公式推导 |
2.2.2 等效力密度静平衡控制方程的求解策略 |
2.2.3 数值算例 |
2.3 几何-预张力耦合设计 |
2.3.1 几何-预张力耦合设计算法 |
2.3.2 数值算例 |
2.4 本章小结 |
第三章 空间网状天线反射面反枕效应建模分析 |
3.1 引言 |
3.2 反枕效应计算公式推导 |
3.3 数值算例 |
3.4 本章小结 |
第四章 随机误差空间网状天线形面精度建模与分析 |
4.1 引言 |
4.2 随机参数误差影响下形面误差计算方法 |
4.3 考虑加工制造误差的形面误差计算 |
4.4 随机参数影响下热变形造成的形面误差计算 |
4.5 数值算例 |
4.6 本章小结 |
第五章 随机误差框架结构波动动力学建模与分析 |
5.1 引言 |
5.2 基于随机因子法的框架结构波散射方程 |
5.2.1 基于随机因子法的欧拉梁单元波散射方程 |
5.2.2 随机系统节点散射方程和总体方程求解 |
5.2.3 节点位移和力的提取 |
5.3 数值算例 |
5.3.1 圆截面悬臂梁 |
5.3.2 框架结构 |
5.4 结论 |
第六章 空间网状天线反射面力学松弛行为建模与分析 |
6.1 引言 |
6.2 纤维绳索蠕变-恢复本构模型 |
6.2.1 Scapery非线性粘弹性本构模型 |
6.2.2 阶跃载荷作用下的纤维绳索蠕变-恢复行为 |
6.3 索网结构非线性刚度的建立 |
6.4 索网结构蠕变-恢复行为分析 |
6.4.1 索网结构蠕变-恢复行为分析策略 |
6.4.2 数值算例 |
6.5 索网结构力学松弛行为补偿设计 |
6.5.1 补偿设计算法 |
6.5.2 数值算例 |
6.6 本章小结 |
第七章 多源误差空间网状天线电性能的建模与分析 |
7.1 引言 |
7.2 时变反射面电性能计算方法 |
7.2.1 时变反射面电性能近似计算公式推导 |
7.2.2 数值算例 |
7.3 基于数据库的反射面电性能计算方法与应用 |
7.3.1 基于数据库的反射面电性能计算公式推导 |
7.3.2 多源误差反射面电性能快速计算方法 |
7.3.3 数值算例 |
7.4 本章小结 |
第八章 总结与展望 |
8.1 工作总结 |
8.2 论文创新点 |
8.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
四、含随机参数粘弹性结构的有限元法分析(论文参考文献)
- [1]纤维增强复合板缺陷响应特征及其在光-力学检测中的应用[D]. 申川川. 浙江大学, 2021
- [2]面向汽车高频噪声分析的不确定性理论与应用研究[D]. 董俊红. 吉林大学, 2020(03)
- [3]基于SBFEM的粘弹性确定性/不确定性问题的数值求解方法研究[D]. 王崇帅. 大连理工大学, 2020(01)
- [4]高面板堆石坝随机动力响应分析及基于性能的抗震安全评价[D]. 庞锐. 大连理工大学, 2019
- [5]复合阻尼结构动力学建模及振动特性研究[D]. 杨传猛. 哈尔滨工程大学, 2019
- [6]基于混合摄动-伽辽金法的随机杆系结构几何非线性分析[D]. 贺志赟. 武汉理工大学, 2019(07)
- [7]混凝土收缩徐变的粘弹性随机性算法研究[D]. 寒秋. 北京交通大学, 2019(01)
- [8]海洋平台柴油发电机组及其舱室振动控制研究[D]. 闫森森. 哈尔滨工程大学, 2019(08)
- [9]求解模糊不确定粘弹性问题的时域自适应比例边界元法[D]. 王静. 大连交通大学, 2018(04)
- [10]空间网状天线多源误差与形面稳定性研究[D]. 唐雅琼. 西安电子科技大学, 2017(01)