考虑相关性与多维输出的结构全局敏感性分析方法研究
发布时间：2020-12-06 01:38
敏感性分析是结构不确定性研究的一个重要方面,是一种研究输入变量对模型输出性能统计特征影响的分析技术。敏感性分析能有效识别出对模型响应具有显著影响的变量,有助于以较小的代价减小模型响应的不确定性,从而提高模型的稳健性和可靠性。敏感性分析具有预测与诊断性能,在很多领域被视为建模、模型简化与优化设计的前提。在实际工程应用中,对于全局敏感性分析过程中涉及到的一般难以直接求解的高维高次积分问题,传统的方法通常采用蒙特卡洛模拟法近似求解,敏感性结果的精度与稳定性严重依赖样本。此外,很多敏感性分析方法假设输入变量是相互独立的且模型是单个输出。然而在实际工程中经常存在相关性变量或者多维输出的情况。本文针对敏感性分析中的一些问题展开研究工作。主要研究内容如下:(1)基于响应面和降维积分法发展了一种高效的全局敏感性分析方法。对于实际工程问题中遇到的复杂模型,通过试验设计构建结构简单的多项式响应面,并代替原模型。采用改进的降维分解法将模型响应函数转化为多个单随机变量子模型组合的形式,将通常难以直接求解的高维高次积分问题转换为便于求解的低维积分,可方便采用Gauss积分求解模型响应函数的总方差和各分解函数子项...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于代理模型求解敏感性指标流程图
汽车正面碰撞安全性能是汽车碰撞安全性设计的一个十分重要环节，对改善道路交通安全和保护人们的生命财产安全具有重大意义。首先建立某车正面碰撞的有限元模型，如图2.2所示，设定碰撞速度为50km/h。(a) 碰撞前 (b) 碰撞后 100ms图 2.2 正面碰撞有限元模型
Y 与汽车的耐撞性能和乘员的安全密切相关，是评价整车正面碰撞抗撞性能的关键指标，这里将其作为模型输出响应，并以如图2.3所示的汽车前端5个部件作为研究对象。图 2.3 设计变量分布情况选取各部件的厚度作为设计变量，表2.4给出了5个部件的标号、对应的名称、初始厚度和取值范围。表 2.4 设计变量及其取值范围设计变量 部件名称 初始厚度(mm) 取值范围(mm)1X 前保险杠 1.37 [0.8, 2.0]2X 前纵梁 2.06 [1.5, 2.8]3X 副车架 2.31 [1.8, 3.0]4X 发动机内盖 1.48 [1.0, 2.0]5X 发动机外盖 1.52 [1.0, 2.0]采用本章所述方法对影响正面碰撞耐撞性的汽车前端部件进行全局敏感性分析，筛选出对正面碰撞安全性指标具有显著影响的部件，为后续轻量化设计和耐撞性设计等优化设计提供重要的理论指导，并验证本章所述方法对实际工程问题的有效性与适用性。首先采用拉丁超立方抽样法(Latin hypercube sampling, LHS)[96]在设计变量的取值范围内随机抽取32个样本点，然后分别带入有限元模型中计算得到相对应的模型响应值，如表2.5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进主成分分析法的离散制造能耗分析[J]. 陈彦,王艳. 系统仿真学报. 2016(12)
[2]基于Sobol’敏感性分析法的水库多目标调度模型求解质量与效率[J]. 王海霞,李昱,周惠成,张弛. 水电能源科学. 2016(06)
[3]Kriging模型及代理优化算法研究进展[J]. 韩忠华. 航空学报. 2016(11)
[4]基于Morris法分析的液压参数对互联悬架的影响[J]. 周兵,黄晓婷,耿元. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(02)
[5]基于Morris法的单裂隙岩体温度场参数灵敏度分析[J]. 刘波,金爱兵,高永涛,邓富根. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
[6]基于Morris方法的仿真试验设计工具研究[J]. 许文腾,卢湛夷,曲宏宇. 系统仿真技术. 2014(02)
[7]SWMM模型参数局部灵敏度分析[J]. 李春林,胡远满,刘淼,徐岩岩,孙凤云,陈探. 生态学杂志. 2014(04)
[8]逻辑回归与支持向量机模型在滑坡敏感性评价中的应用[J]. 谭龙,陈冠,王思源,孟兴民. 工程地质学报. 2014(01)
[9]基于Kriging模型的船舶典型双层底板架强度和稳定性全局敏度分析[J]. 陈静,詹大为,刘江鹓,郑少平,程远胜. 中国舰船研究. 2014(01)
[10]基本变量区域重要性测度及其稀疏网格解[J]. 李璐祎,吕震宙. 力学学报. 2013(04)
博士论文
[1]结构系统可靠性及灵敏度分析研究[D]. 魏鹏飞.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]基于MLS-SVM代理模型的结构整体可靠度与全局灵敏度分析[D]. 李功博.哈尔滨工业大学 2016
[2]矩独立重要性方法研究及其在优化方面的应用[D]. 胡吉祥.西北工业大学 2015
[3]不确定性结构的局部和矩独立灵敏度方法研究[D]. 张磊刚.西北工业大学 2015
[4]基于汽车碰撞安全性的多材料混合轻量化设计[D]. 王玺文.湖南大学 2014
[5]多参数非线性系统全局敏感性分析与动态代理模型研究[D]. 张扬.湖南大学 2014
[6]基于非线性偏最小二乘方法的急性电离辐射损伤早期伤情分类研究[D]. 郑明辰.苏州大学 2013
[7]基于主成分分析的多响应实验设计优化方法研究[D]. 张迎冬.天津大学 2012
[8]防空导弹武器装备体系作战效能全局敏感性分析方法研究[D]. 张晓航.国防科学技术大学 2010
[9]Sobol’灵敏度分析方法在结构动态特性分析中的应用研究[D]. 李睿.湖南大学 2003
本文编号：2900474
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于代理模型求解敏感性指标流程图
汽车正面碰撞安全性能是汽车碰撞安全性设计的一个十分重要环节，对改善道路交通安全和保护人们的生命财产安全具有重大意义。首先建立某车正面碰撞的有限元模型，如图2.2所示，设定碰撞速度为50km/h。(a) 碰撞前 (b) 碰撞后 100ms图 2.2 正面碰撞有限元模型
Y 与汽车的耐撞性能和乘员的安全密切相关，是评价整车正面碰撞抗撞性能的关键指标，这里将其作为模型输出响应，并以如图2.3所示的汽车前端5个部件作为研究对象。图 2.3 设计变量分布情况选取各部件的厚度作为设计变量，表2.4给出了5个部件的标号、对应的名称、初始厚度和取值范围。表 2.4 设计变量及其取值范围设计变量 部件名称 初始厚度(mm) 取值范围(mm)1X 前保险杠 1.37 [0.8, 2.0]2X 前纵梁 2.06 [1.5, 2.8]3X 副车架 2.31 [1.8, 3.0]4X 发动机内盖 1.48 [1.0, 2.0]5X 发动机外盖 1.52 [1.0, 2.0]采用本章所述方法对影响正面碰撞耐撞性的汽车前端部件进行全局敏感性分析，筛选出对正面碰撞安全性指标具有显著影响的部件，为后续轻量化设计和耐撞性设计等优化设计提供重要的理论指导，并验证本章所述方法对实际工程问题的有效性与适用性。首先采用拉丁超立方抽样法(Latin hypercube sampling, LHS)[96]在设计变量的取值范围内随机抽取32个样本点，然后分别带入有限元模型中计算得到相对应的模型响应值，如表2.5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进主成分分析法的离散制造能耗分析[J]. 陈彦,王艳. 系统仿真学报. 2016(12)
[2]基于Sobol’敏感性分析法的水库多目标调度模型求解质量与效率[J]. 王海霞,李昱,周惠成,张弛. 水电能源科学. 2016(06)
[3]Kriging模型及代理优化算法研究进展[J]. 韩忠华. 航空学报. 2016(11)
[4]基于Morris法分析的液压参数对互联悬架的影响[J]. 周兵,黄晓婷,耿元. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(02)
[5]基于Morris法的单裂隙岩体温度场参数灵敏度分析[J]. 刘波,金爱兵,高永涛,邓富根. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
[6]基于Morris方法的仿真试验设计工具研究[J]. 许文腾,卢湛夷,曲宏宇. 系统仿真技术. 2014(02)
[7]SWMM模型参数局部灵敏度分析[J]. 李春林,胡远满,刘淼,徐岩岩,孙凤云,陈探. 生态学杂志. 2014(04)
[8]逻辑回归与支持向量机模型在滑坡敏感性评价中的应用[J]. 谭龙,陈冠,王思源,孟兴民. 工程地质学报. 2014(01)
[9]基于Kriging模型的船舶典型双层底板架强度和稳定性全局敏度分析[J]. 陈静,詹大为,刘江鹓,郑少平,程远胜. 中国舰船研究. 2014(01)
[10]基本变量区域重要性测度及其稀疏网格解[J]. 李璐祎,吕震宙. 力学学报. 2013(04)
博士论文
[1]结构系统可靠性及灵敏度分析研究[D]. 魏鹏飞.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]基于MLS-SVM代理模型的结构整体可靠度与全局灵敏度分析[D]. 李功博.哈尔滨工业大学 2016
[2]矩独立重要性方法研究及其在优化方面的应用[D]. 胡吉祥.西北工业大学 2015
[3]不确定性结构的局部和矩独立灵敏度方法研究[D]. 张磊刚.西北工业大学 2015
[4]基于汽车碰撞安全性的多材料混合轻量化设计[D]. 王玺文.湖南大学 2014
[5]多参数非线性系统全局敏感性分析与动态代理模型研究[D]. 张扬.湖南大学 2014
[6]基于非线性偏最小二乘方法的急性电离辐射损伤早期伤情分类研究[D]. 郑明辰.苏州大学 2013
[7]基于主成分分析的多响应实验设计优化方法研究[D]. 张迎冬.天津大学 2012
[8]防空导弹武器装备体系作战效能全局敏感性分析方法研究[D]. 张晓航.国防科学技术大学 2010
[9]Sobol’灵敏度分析方法在结构动态特性分析中的应用研究[D]. 李睿.湖南大学 2003
本文编号：2900474
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