检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2016年第6期37卷 1888-1898页

作者：巩祥瑞吕震宙左健巍西北工业大学航空学院西安710072

在全局灵敏度分析(SA)中,基于方差的灵敏度分析指标(包括Sobol指标和W指标)应用广泛。其中Sobol指标是将输入随机变量固定于特定点时,求得其对输出响应量的平均影响;而W指标求解当输入随机变量在各自分布区间上缩减变化时,输入变量对输... 详细信息

在全局灵敏度分析(SA)中,基于方差的灵敏度分析指标(包括Sobol指标和W指标)应用广泛。其中Sobol指标是将输入随机变量固定于特定点时,求得其对输出响应量的平均影响;而W指标求解当输入随机变量在各自分布区间上缩减变化时,输入变量对输出响应量的影响程度。相比Sobol指标,W指标所反映的信息更加全面。但目前对W指标的求解方法还比较欠缺,双层重复抽样蒙特卡罗(DLRS MC)方法和双层一次抽样蒙特卡罗(DLSS MC)方法是两种传统的求解方法。针对W指标的求解问题,提出了两种新算法:改进的蒙特卡罗模拟(AMCS)和基于稀疏网格积分(SGI)的方法。AMCS只需抽取一组样本便可计算出所有变量的各阶W指标,由于该方法是通过筛选策略来计算条件区间上的方差,避免了DLSS MC法中由于小数取整带来的计数误差,从而提高了计算W指标的精度。基于SGI的方法则利用稀疏网格积分来计算三重矩进而得到W指标,由于该方法继承了稀疏网格积分的高效性,因而进一步提高了W指标的计算效率。最后,给出了两个数值算例和一个工程算例,用于验证所提方法求解W指标的准确性和高效性。

关键词：全局灵敏度分析 Sobol指标 W指标改进的蒙特卡罗模拟法稀疏网格积分法

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考虑模型参量不确定性的计算反求方法研究

考虑模型参量不确定性的计算反求方法研究

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作者：胡益峰湖南大学

学位级别：硕士

工程实际中普遍存在不确定性反问题,如对于地震探测、损伤识别和交通事故重建等都经常涉及到识别、设计和控制等反问题,由于服役环境的变化、物理参数难以界定和认知的匮乏等,在反求建模过程中不可避免地存在不确定性。充分考虑模型参... 详细信息

工程实际中普遍存在不确定性反问题,如对于地震探测、损伤识别和交通事故重建等都经常涉及到识别、设计和控制等反问题,由于服役环境的变化、物理参数难以界定和认知的匮乏等,在反求建模过程中不可避免地存在不确定性。充分考虑模型参数的不确定性对待反求参数结果的影响,从而对计算反求结果做出更为客观的评价。因此,研究考虑模型参数不确定性的反问题及其计算反求方法具有重要理论意义和实际应用价值。当不确定性出现在系统模型中时,采用传统方法求解此类反问题,往往涉及不确定性传播和计算反求双层嵌套问题,反求效率低下。为了解决这一问题,本文针对考虑模型参数不确定性的工程反问题,利用概率对不确定性参数及其对反求结果的影响进行度量,分别基于点估计法、稀疏网格积分法、相似系统逼近法,对此类问题的求解效率和精度做了系统的研究。针对系统模型非线性程度不高和低维的不确定性反问题,研究了基于点估计和最大熵原理不确定性计算反求方法,相对于传统方法,提高了此类不确定性反问题的求解效率;针对非线性程度较高的系统模型和高维不确定性反问题,研究了基于稀疏网格积分法的不确定性计算反求方法,在保证求解效率的前提下,进一步提高不确定性反求的精度;针对不确定性反问题中多次涉及到的确定性反求过程,研究了一种基于近似系统逼近的高效计算反求方法,能够缩减确定性反求的次数,进一步提高不确定性反问题的求解效率。具体本文的研究内容将围绕以下三个方面展开:(1)针对系统模型非线性程度不高和低维的不确定性反问题,考虑系统模型中不确定性参量的概率分布形式,发展了基于估计法和最大熵原理的计算反求方法。首先,根据已知模型不确定参量的高阶矩特性,由几个离散的概率浓缩点代替已知模型参量的分布特性。然后,在这些浓缩点处进行确定性反求,获得对应的待反求参量的概率浓缩点。由此,将不确定性反问题转化为几个确定性反问题,大大简化了传统的双层嵌套算法的复杂度。最后,结合各个概率浓缩点分配的权重值将待反求参量的概率浓缩点转化为均值、标准差、偏度和峰度,采用最大熵原理进一步拟合得到待反求参量的概率密度函数。(2)针对系统模型非线性程度较高和高维的不确定性反问题,研究了基于稀疏网格积分的模型不确定性计算反求方法。在不确定性逆传播过程中,采用稀疏网格积分法代替点估计法作为新的矩传播方法来获得待反求参量的均值、标准差、偏度和峰度。稀疏网格积分法采用了比点估计法更多分布合理的概率浓缩点,充分地利用了已知随机变量的分布特性,在处理不确定性反问题时具有更强的适应性。基于稀疏网格积分法的不确定性计算反求算法采用与点估计方法相似的算法结构,其确定性反求的次数相比点估计法有所增加,效率略有降低,但能够获得更高的反求精度,能更好地适用于系统模型非线性程度较高和高维的不确定性反问题。(3)为了进一步提高不确定性反求的计算效率,提出了一种基于近似系统逼近的不确定性反求方法。首先,采用基于矩传播的不确定性传播方法获得已知随机参量涉及到确定性反求过程的配置点,选取一个初始配置点并在该点处进行确定性反求过程得到响应的初始反求点。其次,在新的配置点和初始反求点组成的联合点处将原系统进行泰勒一阶展开获得一种相似系统,通过计算该点处的梯度矩阵获得新的配置点处对应的反求点与初始反求点之间的近似关系。利用相似系统逼近新的反求点之后,变换初始配置点的位置,尽量保证新的配置点和初始配置点之间的空间距离较小,逐步获得所有配置点处对应的近似反求点。最后,结合矩传播方法中的权重分配方式将近似反求点转化为待反求参量的均值、标准差、偏度和峰度,通过最大熵原理获得待反求参量的概率分布。该方法仅通过一次确定性反求过程即可获得待反求参量的概率分布,进一步提高了不确定性反求的计算效率。

关键词：不确定性反问题计算反求点估计法稀疏网格积分法相似系统

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考虑模型参量不确定性TC4钛合金参数识别及其加工参数优化

考虑模型参量不确定性TC4钛合金参数识别及其加工参数优化

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作者：章全威湘潭大学

学位级别：硕士

TC4钛合金由于比强度高,耐腐蚀性好而被广泛应用于航空航天、能源、生物医学及海洋等领域。然而由于其硬度高、导热系数小以及化学活性大,在加工过程中会存在切削力大、切削温度高和刀具磨损严重等问题,严重影响加工质量和加工效率。随... 详细信息

TC4钛合金由于比强度高,耐腐蚀性好而被广泛应用于航空航天、能源、生物医学及海洋等领域。然而由于其硬度高、导热系数小以及化学活性大,在加工过程中会存在切削力大、切削温度高和刀具磨损严重等问题,严重影响加工质量和加工效率。随着计算机技术的发展,数值模拟方法成为研究加工过程的重要手段,本构模型参数的准确与否会对数值模拟的有效性和可靠性产生重大的影响。本文的主要研究工作集中在材料本构模型参数识别上,特别的是引入了不确定性传播和计算反求技术对本构模型参数进行分析和识别。同时,基于识别得到的本构模型参数,结合切削加工实际过程,开展切削参数优化研究。本文的主要工作包括以下几个方面: (1)为了获取TC4钛合金在不同工况下的力学响应,利用万能试验机和分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置对TC4钛合金材料开展了准静态和动态压缩试验,对其静动态力学性能进行研究分析。并利用超景深显微镜对动态冲击后试样的微观形貌进行观察,研究了应变率对绝热剪切敏感性的影响规律。 (2)结合SHPB试验装置构建三维SHPB有限元模型,基于Box-Behnken中心组合原理设计试验构建响应面代理模型,利用基于稀疏网格积分(Sparse Grid Numerical Integration,SGNI)的不确定性传播方法对TC4钛合金本构模型参数开展不确定性传播分析。结果表明,基于SGNI的不确定性传播方法在开展本构模型参数不确定性传播方面具有较高的精度和效率,统计结果可用于量化不确定参数对响应的影响,为模型参数不确定性计算反求提供依据和指导。 (3)基于TC4钛合金的静动态试验测量响应,利用基于SGNI的不确定性计算反求方法对TC4钛合金本构模型参数进行识别。利用构建的正问题模型和基于SGNI的不确定性传播方法对TC4钛合金本构模型参数开展敏感性分析,基于敏感性分析结果,利用基于SGNI的不确定性计算反求方法对本构模型参数进行识别。最后,将识别得到的本构模型参数代入到不同应变率工况下的SHPB有限元模型中进行计算并与试验结果对比。结果表明,识别得到的本构模型参数具有较高的精度和普适性。 (4)基于识别得到的本构模型参数,构建了TC4钛合金三维切削有限元模型,并开展两种工况下的试验对模型的准确性进行验证。根据三维切削有限元模型,对TC4钛合金切削加工过程进行研究,结合加工实际,利用响应面代理模型和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对TC4钛合金切削参数开展多目标优化,并对优化结果进行验证。结果表明,优化得到的切削参数较为准确,具有多种备选方案,可以根据实际的加工需求在其中选择一组参数作为加工参数,对实际加工生产具有很好的指导作用。

关键词： TC4钛合金稀疏网格积分法不确定性传播不确定性反求加工参数优化

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