不确定性结构的过估计与能带特性分析
发布时间：2021-11-27 16:27
由于受材料物性参数、外部激励、边界约束与加工装配误差等不确定性因素影响,工程结构的静动力学特性和响应往往难以精确预知。尤其对于复杂结构,不确定性将会得到不合理的结果从而对工程造成严重影响。目前,结合工程实际问题,考虑不确定性因素,需要开展不确定性结构力学分析等方面的研究。本文以不确定性结构为研究对象,分别着重对静动力学的过估计现象和能带特性进行了系统地分析。1.研究了不确定结构区间力密度找形设计。针对区间力密度算法的静力学过估计问题,引进改进的区间截断法对其进行消除,提出改进的索网结构区间力密度算法;并将该算法应用于不确定性索网结构的找形优化设计,以力密度为设计变量,反射面的形面精度为目标,最长索段为约束条件建立找形优化模型。算例表明,改进的区间力密度算法有效解决了静力学过估计问题,并适用于找形优化设计。2.研究了不确定性结构区间有限元动力学分析。针对区间有限元的过估计问题,以结构的动力学响应为模型,引进基于单元的子区间摄动法对其消除并打破了区间参数范围的限制;采用拉普拉斯变换对基于区间有限元的动力学模型进行修正,通过拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换对结构动力学响应进行求解,使求解过程方便...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
找形优化设计流程图（方案一）
求解上述改进区间力密度找形优化模型，得到最优的区间形面精度下的一组力密度值，从而获得找形结果即几何位置和预张力。流程如图 2.2 所示：图2.2 找形优化设计流程图（方案二）2.5 数值算例改进区间力密度为了验证改进区间力密度算法的可行性，以图 2.3 所示的索网结构为例进行研
15究。图2.3 索网结构索网中，四个边界节点作为固定节点，其余节点为自由节点。假设给定平衡状态下索网的平均预张力，以及节点在平衡状态下的坐标位置，通过极小二范数法计算出预张力，根据力密度公式，得到一组力密度值即初始力密度矩阵。引入不确定因素，将上述平衡状态下得到的力密度矩阵和边界节点作为初始条件。索网结构的材料参数和不确定性参数如表 2.1 和表 2.2 所示。表2.1 索网结构的材料参数直径（m） 弹性模量（GPa ） 热膨胀系数（1/ °C ）0.002 2072 10 ×表2.2 索网结构的不确定性参数( )0L mmT ( °C)E ( Pa)( )7α10 / C ° F( N)D(m m)0δL0δ LδTδTδEδEδα δαMδFMδ Fδdδd-10-310-3-10 10 -102102-10-110-1-10-110-1-10-310-3根据区间力密度算法得到新的自由节点坐标，为了比较，进一步采用蒙特卡洛法对不确定因素进行随机抽样，此处蒙特卡洛法采用均匀分布，本文采用 10000 组不确定因素样本进行节点坐标位置模拟，结果如图 2.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于二阶摄动法求解区间参数结构动力响应[J]. 李琦,邱志平,张旭东. 力学学报. 2015(01)
[2]含区间参数的结构-声耦合系统可靠性优化设计[J]. 王冲,邱志平,吴迪,王晓军. 振动工程学报. 2014(05)
[3]基于区间有限元的汽轮机叶片非概率可靠性分析[J]. 韩志杰,王璋奇. 动力工程学报. 2012(04)
[4]基于中心复合实验设计的区间有限元方法[J]. 潘林锋,周昌玉,陈士诚. 机械设计与制造. 2011(11)
[5]基于有限元法的周期拱形结构振动特性[J]. 张玉光,温激鸿,肖勇,王刚,温熙森. 机械工程学报. 2011(21)
[6]汶川地震远场地震动特征及其对长周期结构影响的分析[J]. 杨伟林,朱升初,洪海春,陶小三,唐忠良. 防灾减灾工程学报. 2009(04)
[7]不确定结构区间分析的仿射算法[J]. 朱增青,陈建军,李金平,刘国梁. 机械强度. 2009(03)
[8]区间有限元方法及其在抗滑稳定性分析中的应用[J]. 邵国建,苏静波. 应用数学和力学. 2007(04)
[9]改进的区间截断法及基于区间分析的非概率可靠性分析方法[J]. 吕震宙,冯蕴雯,岳珠峰. 计算力学学报. 2002(03)
[10]区间运算和静力区间有限元[J]. 郭书祥,吕震宙. 应用数学和力学. 2001(12)
博士论文
[1]空间可展开索网天线的机构构型综合与形面设计方法研究[D]. 邓汉卿.西安电子科技大学 2016
[2]不确定性结构的动力学分析[D]. 靳红玲.西安电子科技大学 2015
硕士论文
[1]周期梁结构的能带特性分析[D]. 张迁.西安电子科技大学 2015
[2]基于仿射算法的不确定性结构区间非概率可靠性分析[D]. 方兰.西安电子科技大学 2014
[3]二维准周期声子晶体带隙特性研究[D]. 梁同利.北京交通大学 2013
[4]基于仿射算法的隧道衬砌承载区间分析[D]. 贺启.湖南大学 2012
[5]二维周期性结构带隙计算的有限元法[D]. 贾高锋.北京交通大学 2009
[6]周期结构振动传播特性研究[D]. 刘竞文.国防科学技术大学 2007
[7]结构不确定性问题的静力区间分析[D]. 佘远国.武汉理工大学 2005
本文编号：3522656
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
找形优化设计流程图（方案一）
求解上述改进区间力密度找形优化模型，得到最优的区间形面精度下的一组力密度值，从而获得找形结果即几何位置和预张力。流程如图 2.2 所示：图2.2 找形优化设计流程图（方案二）2.5 数值算例改进区间力密度为了验证改进区间力密度算法的可行性，以图 2.3 所示的索网结构为例进行研
15究。图2.3 索网结构索网中，四个边界节点作为固定节点，其余节点为自由节点。假设给定平衡状态下索网的平均预张力，以及节点在平衡状态下的坐标位置，通过极小二范数法计算出预张力，根据力密度公式，得到一组力密度值即初始力密度矩阵。引入不确定因素，将上述平衡状态下得到的力密度矩阵和边界节点作为初始条件。索网结构的材料参数和不确定性参数如表 2.1 和表 2.2 所示。表2.1 索网结构的材料参数直径（m） 弹性模量（GPa ） 热膨胀系数（1/ °C ）0.002 2072 10 ×表2.2 索网结构的不确定性参数( )0L mmT ( °C)E ( Pa)( )7α10 / C ° F( N)D(m m)0δL0δ LδTδTδEδEδα δαMδFMδ Fδdδd-10-310-3-10 10 -102102-10-110-1-10-110-1-10-310-3根据区间力密度算法得到新的自由节点坐标，为了比较，进一步采用蒙特卡洛法对不确定因素进行随机抽样，此处蒙特卡洛法采用均匀分布，本文采用 10000 组不确定因素样本进行节点坐标位置模拟，结果如图 2.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于二阶摄动法求解区间参数结构动力响应[J]. 李琦,邱志平,张旭东. 力学学报. 2015(01)
[2]含区间参数的结构-声耦合系统可靠性优化设计[J]. 王冲,邱志平,吴迪,王晓军. 振动工程学报. 2014(05)
[3]基于区间有限元的汽轮机叶片非概率可靠性分析[J]. 韩志杰,王璋奇. 动力工程学报. 2012(04)
[4]基于中心复合实验设计的区间有限元方法[J]. 潘林锋,周昌玉,陈士诚. 机械设计与制造. 2011(11)
[5]基于有限元法的周期拱形结构振动特性[J]. 张玉光,温激鸿,肖勇,王刚,温熙森. 机械工程学报. 2011(21)
[6]汶川地震远场地震动特征及其对长周期结构影响的分析[J]. 杨伟林,朱升初,洪海春,陶小三,唐忠良. 防灾减灾工程学报. 2009(04)
[7]不确定结构区间分析的仿射算法[J]. 朱增青,陈建军,李金平,刘国梁. 机械强度. 2009(03)
[8]区间有限元方法及其在抗滑稳定性分析中的应用[J]. 邵国建,苏静波. 应用数学和力学. 2007(04)
[9]改进的区间截断法及基于区间分析的非概率可靠性分析方法[J]. 吕震宙,冯蕴雯,岳珠峰. 计算力学学报. 2002(03)
[10]区间运算和静力区间有限元[J]. 郭书祥,吕震宙. 应用数学和力学. 2001(12)
博士论文
[1]空间可展开索网天线的机构构型综合与形面设计方法研究[D]. 邓汉卿.西安电子科技大学 2016
[2]不确定性结构的动力学分析[D]. 靳红玲.西安电子科技大学 2015
硕士论文
[1]周期梁结构的能带特性分析[D]. 张迁.西安电子科技大学 2015
[2]基于仿射算法的不确定性结构区间非概率可靠性分析[D]. 方兰.西安电子科技大学 2014
[3]二维准周期声子晶体带隙特性研究[D]. 梁同利.北京交通大学 2013
[4]基于仿射算法的隧道衬砌承载区间分析[D]. 贺启.湖南大学 2012
[5]二维周期性结构带隙计算的有限元法[D]. 贾高锋.北京交通大学 2009
[6]周期结构振动传播特性研究[D]. 刘竞文.国防科学技术大学 2007
[7]结构不确定性问题的静力区间分析[D]. 佘远国.武汉理工大学 2005
本文编号：3522656
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/3522656.html
