可靠性精确建模分析及高效优化算法研究
发布时间：2021-04-26 15:56
在工程结构中不确定性因素广泛存在。可靠性理论是处理这些不确定因素的一种重要手段。本文从概率理论和非概率理论两种不同的理论体系出发,对可靠性分析和优化问题进行了深入的探讨和研究。研究主要涉及非概率可靠性模型、基于Kriging代理模型主动学习的可靠性优化设计方法。为了解决非概率可靠性模型对参数表征精度不足的问题提出了指数凸模型。针对可靠性分析及优化计算效率过低的问题,提出了效率高且鲁棒性强的基于Kriging模型主动学习计算方法。从以下三个方面总结本文的主要工作:（1）本文建立了一种新的实验数据驱动的指数凸模型,以实现对实验数据的精确逼近,其中降维最小体积法起着建模的关键作用。此外,还提出了一种新的放松指数名义值法,对相应的非概率可靠度指标进行了稳健、高效的计算,并基于摄动法导出了灵敏度,以保证其求解效率。通过数值和实验研究,与区间模型和椭球模型相比,验证了所提出实验数据驱动指数凸模型的精度和有效性,并证明了所提出的放松指数名义值法在解决线性和非线性问题方面的鲁棒性和效率。（2）本文提出了一种基于Kriging模型的加权主动学习方法用于可靠性分析。首先建立一个基于优化理论的加权主动学习函...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 结构可靠性理论研究的研究现状
1.2.1 概率可靠性理论的研究现状
1.2.2 模糊可靠性理论的研究现状
1.2.3 非概率可靠性理论的研究现状
1.3 结构可靠性优化设计的研究现状
1.4 本文的主要研究思路与内容
第2章 基于实验数据驱动的非概率指数凸模型
2.1 引言
2.1.1 区间模型
2.1.2 椭球模型
2.2 指数凸模型
2.2.1 指数凸模型的数学定义
2.2.2 基于指数凸模型的可靠性指标
2.2.3 指数凸模型的参数的确定
2.3 指数凸模型的计算方法和灵敏度分析
2.3.1 指数名义值法
2.3.2 放松指数名义值法
2.3.3 利用摄动法对有限元问题进行灵敏度分析
2.3.4 放松指数名义值法的过程和流程图
2.4 算例与讨论
2.4.1 指数数值算例
2.4.2 屋架算例
2.4.3 具有高维随机变量的测地空间桁架穹顶
2.4.4 矩形悬臂板
2.5 本章小结
第3章 加权主动学习的可靠性评估方法
3.1 引言
3.2 Kriging模型概述
3.3 主动学习方法
3.3.1 预测可行性函数
3.3.2 主动学习函数
3.4 加权主动学习可靠性方法
3.4.1 加权主动学习方法
3.4.2 基于系统可靠性分析的加权主动学习方法
3.4.3 收敛性判别标准
3.5 算例与讨论
3.5.1 数值算例
3.5.2 非线性振荡器算例
3.5.3 高维算例
3.5.4 悬臂梁实例
3.6 本章小结
第4章 基于Kriging模型和加速混沌单循环混合法的可靠性优化设计主动学习方法
4.1 引言
4.2 可靠性优化设计计算方法
4.2.1 功能梯度法
4.2.2 单循环方法
4.2.3 混沌单循环法
4.2.4 改进的混沌控制法
4.3 混沌反馈控制最可能学习方法
4.3.1 最可能学习方法
4.3.2 混沌反馈控制方法
4.3.3 搜索最可能失效点的计算过程
4.4 数值实例
4.4.1 含有两个最可能失效点的非线性功能函数
4.4.2 高维实例
4.5 基于K riging模型和加速混沌单循环混合法在可靠性优化设计中的应用
4.5.1 系统最可能学习方法
4.5.2 加速混沌单循环方法
4.5.3 可靠性优化设计的数值实现
4.6 可靠性优化数值算例
4.6.1 高非线性功能函数可靠性优化设计示例
4.6.2 焊接梁的可靠性优化设计示例
4.6.3 塔式起重机的可靠性优化设计示例
4.6.4 开孔加筋板的可靠性优化设计示例
4.7 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿用自卸车轮边行星传动机构模糊可靠性优化[J]. 罗天洪,江礁,罗文军,林超. 机械传动. 2014(08)
[2]波浪补偿系统差动行星传动多目标模糊可靠性优化设计[J]. 徐小军,陈循,尚建忠,何平. 中国机械工程. 2008(04)
[3]基于模糊因子法的模糊桁架结构动力特性分析[J]. 马娟,陈建军,高伟,黄平. 振动与冲击. 2005(03)
[4]基于能度可靠性的结构优化设计方法[J]. 郭书祥,吕震宙,张陵. 计算力学学报. 2004(01)
[5]基于可能性理论的结构模糊可靠性方法[J]. 郭书祥,吕震宙,冯立富. 计算力学学报. 2002(01)
[6]模糊结构有限元分析的一种新方法[J]. 雷震宇,陈虬. 工程力学. 2001(06)
[7]结构可靠性问题研究的若干进展[J]. 吕震宙,冯蕴雯. 力学进展. 2000(01)
[8]有界不确定参数结构位移范围的区间摄动法[J]. 邱志平,顾元宪. 应用力学学报. 1999(01)
本文编号：3161693
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 结构可靠性理论研究的研究现状
1.2.1 概率可靠性理论的研究现状
1.2.2 模糊可靠性理论的研究现状
1.2.3 非概率可靠性理论的研究现状
1.3 结构可靠性优化设计的研究现状
1.4 本文的主要研究思路与内容
第2章 基于实验数据驱动的非概率指数凸模型
2.1 引言
2.1.1 区间模型
2.1.2 椭球模型
2.2 指数凸模型
2.2.1 指数凸模型的数学定义
2.2.2 基于指数凸模型的可靠性指标
2.2.3 指数凸模型的参数的确定
2.3 指数凸模型的计算方法和灵敏度分析
2.3.1 指数名义值法
2.3.2 放松指数名义值法
2.3.3 利用摄动法对有限元问题进行灵敏度分析
2.3.4 放松指数名义值法的过程和流程图
2.4 算例与讨论
2.4.1 指数数值算例
2.4.2 屋架算例
2.4.3 具有高维随机变量的测地空间桁架穹顶
2.4.4 矩形悬臂板
2.5 本章小结
第3章 加权主动学习的可靠性评估方法
3.1 引言
3.2 Kriging模型概述
3.3 主动学习方法
3.3.1 预测可行性函数
3.3.2 主动学习函数
3.4 加权主动学习可靠性方法
3.4.1 加权主动学习方法
3.4.2 基于系统可靠性分析的加权主动学习方法
3.4.3 收敛性判别标准
3.5 算例与讨论
3.5.1 数值算例
3.5.2 非线性振荡器算例
3.5.3 高维算例
3.5.4 悬臂梁实例
3.6 本章小结
第4章 基于Kriging模型和加速混沌单循环混合法的可靠性优化设计主动学习方法
4.1 引言
4.2 可靠性优化设计计算方法
4.2.1 功能梯度法
4.2.2 单循环方法
4.2.3 混沌单循环法
4.2.4 改进的混沌控制法
4.3 混沌反馈控制最可能学习方法
4.3.1 最可能学习方法
4.3.2 混沌反馈控制方法
4.3.3 搜索最可能失效点的计算过程
4.4 数值实例
4.4.1 含有两个最可能失效点的非线性功能函数
4.4.2 高维实例
4.5 基于K riging模型和加速混沌单循环混合法在可靠性优化设计中的应用
4.5.1 系统最可能学习方法
4.5.2 加速混沌单循环方法
4.5.3 可靠性优化设计的数值实现
4.6 可靠性优化数值算例
4.6.1 高非线性功能函数可靠性优化设计示例
4.6.2 焊接梁的可靠性优化设计示例
4.6.3 塔式起重机的可靠性优化设计示例
4.6.4 开孔加筋板的可靠性优化设计示例
4.7 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿用自卸车轮边行星传动机构模糊可靠性优化[J]. 罗天洪,江礁,罗文军,林超. 机械传动. 2014(08)
[2]波浪补偿系统差动行星传动多目标模糊可靠性优化设计[J]. 徐小军,陈循,尚建忠,何平. 中国机械工程. 2008(04)
[3]基于模糊因子法的模糊桁架结构动力特性分析[J]. 马娟,陈建军,高伟,黄平. 振动与冲击. 2005(03)
[4]基于能度可靠性的结构优化设计方法[J]. 郭书祥,吕震宙,张陵. 计算力学学报. 2004(01)
[5]基于可能性理论的结构模糊可靠性方法[J]. 郭书祥,吕震宙,冯立富. 计算力学学报. 2002(01)
[6]模糊结构有限元分析的一种新方法[J]. 雷震宇,陈虬. 工程力学. 2001(06)
[7]结构可靠性问题研究的若干进展[J]. 吕震宙,冯蕴雯. 力学进展. 2000(01)
[8]有界不确定参数结构位移范围的区间摄动法[J]. 邱志平,顾元宪. 应用力学学报. 1999(01)
本文编号：3161693
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3161693.html
