矩独立重要性方法研究及其在优化方面的应用

发布时间：2017-09-02 13:41

  本文关键词：矩独立重要性方法研究及其在优化方面的应用

  更多相关文章： 不确定性 矩独立 全局灵敏度 失效概率 点估计 线抽样 核密度估计 模糊变量 Kriging模型 翼型优化设计 高空长航时翼型

【摘要】：航空及机械等工程系统中广泛存在各种各样的不确定性,研究这些不确定性对输出性能的影响对预测系统在不确定性环境下的行为以及发展合理的风险评估和可靠性模型具有重要的意义。本文围绕着工程设计中广泛存在的各种不确定性问题,重点开展了不确定性因素作用下结构系统的全局重要性分析研究,主要工作和创新如下:(1)为提高基于失效概率的重要性测度指标的计算效率,通过对矩独立重要性测度进一步分析,结合能够高效计算方差的三点估计法和计算失效概率的线抽样法,建立高效求解的分层算法。(2)为了全面地分析输入变量对可靠性工程中所关心的结构或系统失效的影响,在继承了传统矩独立重要性测度的基础上提出了扩展的失效概率重要性测度指标。针对失效概率重要性测度计算量大的问题,本文结合能高效、准确求解概率密度函数的核密度估计法,建立了一种求解扩展的失效概率测度指标的积分法。(3)基于熵相等原理将模糊隶属函数向随机密度函数做等价变换,建立一个衡量模糊和随机基本变量对结构失效概率影响的重要性分析模型。针对数字模拟法计算量大的问题,本文引入Kriging模型替代结构极限状态函数,建立了基于失效概率的模糊随机重要性分析的高效求解方法。(4)为了提高工程优化的效率,本文引入矩独立重要性测度理论,对设计变量进行前处理得到较为重要的和可以忽略的设计变量,建立一个高效的优化策略,并将该优化策略应用到高空长航时翼型的优化设计中。
【关键词】：不确定性 矩独立 全局灵敏度 失效概率 点估计 线抽样 核密度估计 模糊变量 Kriging模型 翼型优化设计 高空长航时翼型
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V221.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 背景及意义9-10
• 1.2 研究发展现状10-13
• 1.2.1 基于概率理论的随机可靠性分析10-11
• 1.2.2 混合变量条件下的可靠性分析11
• 1.2.3 基本变量的重要性测度分析11-13
• 1.3 论文主要内容和研究方法13-15
• 第二章 基于失效概率的矩独立重要性测度及其求解15-25
• 2.1 基于失效概率的矩独立重要性测度15-16
• 2.2 基于失效概率的矩独立重要性测度的高效分层算法16-20
• 2.2.1 外层点估计算法17-18
• 2.2.2 内层线抽样算法18-19
• 2.2.3 分层算法计算流程19-20
• 2.3 算例分析20-23
• 2.3.1 算例 120-21
• 2.3.2 算例 221-22
• 2.3.3 算例 322-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第三章 扩展的输入变量对失效概率影响的重要性测度指标及其求解25-35
• 3.1 扩展的输入变量对失效概率影响的重要性测度指标及其性质25-27
• 3.1.1 扩展的输入变量对失效概率影响的重要性测度指标25-26
• 3.1.2 扩展的失效概率重要性测度指标的性质26-27
• 3.2 扩展失效概率重要性测度求解的积分法27-29
• 3.2.1 积分法的原理27
• 3.2.2 概率密度函数求解方法的选择27-28
• 3.2.3 扩展失效概率重要性测度的求解步骤28
• 3.2.4 对所提求解方法的讨论28-29
• 3.3 算例分析29-32
• 3.3.1 算例 129-31
• 3.3.2 算例 231-32
• 3.4 本章小结32-35
• 第四章 模糊和随机变量混合时矩独立重要性测度及其Kriging算法35-45
• 4.1 模糊随机重要性测度35-36
• 4.2 求解模糊随机重要性测度的Sobol’方法36-39
• 4.2.1 Sobol’方法36-37
• 4.2.2 对等价概率密度函数μ_j~((e))的抽样策略37
• 4.2.3 计算流程37-39
• 4.3 求解模糊随机重要性测度的Kriging模型法39-40
• 4.4 算例分析40-43
• 4.4.1 算例 140-41
• 4.4.2 算例 241-43
• 4.5 本章小结43-45
• 第五章 基于重要性测度的优化算法45-55
• 5.1 矩独立重要性测度45-46
• 5.2 求解矩独立重要性测度的高效算法46-53
• 5.2.1 基于分数矩的极大熵准则估计概率密度函数46-49
• 5.2.2 Nataf变换估计联合概率密度函数49-52
• 5.2.3 矩独立重要性测度的计算52-53
• 5.3 应用矩独立重要性测度改善优化的策略53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第六章 高空长航时翼型优化设计55-67
• 6.1 机翼及翼型55-56
• 6.2 翼型设计56-57
• 6.3 选择翼型参数化模型—CST57-60
• 6.3.1 CST参数化方法原理57-58
• 6.3.2 翼型的CST参数化过程58-60
• 6.4 选择流体求解器—Xfoil60
• 6.5 选择优化算法—基于矩独立的粒子群算法60-62
• 6.5.1 粒子群算法原理61
• 6.5.2 粒子群算法流程61-62
• 6.6 高空长航时翼型优化设计62-66
• 6.6.1 翼型优化问题建模62-63
• 6.6.2 翼型优化设计过程63-66
• 6.7 本章小结66-67
• 第七章 结论与展望67-69
• 参考文献69-77
• 发表论文、参加科研及获奖情况77-79
• 致谢79-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 ;Saddlepoint approximation based line sampling method for uncertainty propagation in fuzzy and random reliability analysis[J];Science China(Technological Sciences);2010年08期

2 ;Moment-independent importance measure of basic random variable and its probability density evolution solution[J];Science China(Technological Sciences);2010年04期

3 郑春青;吕震宙;;改进的Kriging法在计算结构可靠度中的应用[J];机械强度;2009年04期

4 ;Nataf transformation based point estimate method[J];Chinese Science Bulletin;2008年17期

5 赵彦;张新锋;施浒立;;模糊随机混合不确定性结构系统可靠度计算[J];机械强度;2008年01期

6 胡添元;余雄庆;;基于CATIA二次开发的飞翼外形参数化建模[J];飞机设计;2007年06期

7 刘长虹,陈虬;基于信息熵下的结构强度与外载的广义可靠度[J];机械科学与技术;2003年03期

8 刘长虹,陈虬;基于信息熵理论中的含模糊参数的响应面法[J];机械强度;2003年02期

9 郭书祥,吕震宙,冯立富;基于可能性理论的结构模糊可靠性方法[J];计算力学学报;2002年01期

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本文编号：778919