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基于区间分析的工程结构不确定性研究现状与展望 总被引:15,自引:0,他引:15
随机分析方法、模糊分析方法是已经广泛使用的工程结构不确定性分析方法, 近年来区间分析方法逐渐为人们所熟知并成为是一种新的工程结构不确定性分析方法,它主要用来研究具有区间特性的工程结构. 区间分析方法在统计信息不足以描述不确定参数的概率分布或隶属函数、工程单位仅提供不确定参数的区间范围而想获得结构响应的区间范围时就发挥了其优点. 综述了区间分析方法及其在工程结构不确定性分析中的应用状况, 将基于区间分析的工程结构不确定性问题研究归结为以下4个方面: 不确定性结构系统的区间有限元分析; 基于区间的非概率可靠性分析; 工程结构区间反演分析; 基于区间参数的结构优化设计. 分析评价了国内外在这几个方面的研究成果及其最新进展, 同时指出目前研究中存在的问题和研究的方向. 相似文献
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应用K-S (Kreisselmeier–Steinhauser)函数,对结构拓扑优化问题中的局部性能如应力、疲劳寿命等进行集成然后求解。首先针对互逆规划的单目标多约束模型(称为s方模型)及多目标单约束模型(称为m方模型),应用结构拓扑优化ICM方法,分别建立了基于K-S函数集成处理的优化模型,推导了集成化的约束(对s方模型)或目标(对m方模型)函数的一阶及二阶导数,采用序列二次规划模型对所建立的优化模型进行迭代求解,依据K-T条件给出了二次规划模型的迭代求解公式。然后基于K-S函数阐述了s方模型的集成迭代解法,亦即集成方法。最后,阐述了基于K-S函数的s方模型和m方模型交替融合的迭代解法,亦即集成-集成方法。结果表明集成-集成方法比单纯的集成方法收敛更快。 相似文献
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In this paper, based on the second-order Taylor series expansion and the difference of convex functions algorithm for quadratic problems with box constraints(the DCA for QB), a new method is proposed to solve the static response problem of structures with fairly large uncertainties in interval parameters. Although current methods are effective for solving the static response problem of structures with interval parameters with small uncertainties, these methods may fail to estimate the region of the static response of uncertain structures if the uncertainties in the parameters are fairly large. To resolve this problem, first, the general expression of the static response of structures in terms of structural parameters is derived based on the second-order Taylor series expansion. Then the problem of determining the bounds of the static response of uncertain structures is transformed into a series of quadratic problems with box constraints. These quadratic problems with box constraints can be solved using the DCA approach effectively. The numerical examples are given to illustrate the accuracy and the efficiency of the proposed method when comparing with other existing methods. 相似文献
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基于Taylor展式的不确定结构复特征值问题两种非概率方法比较研究 总被引:2,自引:0,他引:2
代替传统的处理不确定问题的概率统计方法,将利用区问数学和凸模型理论研究具有有界不确定参数的非比例阻尼结构复特征值所在区域问题.区间数学将有界不确定结构参数用超长方体即区问向量进行定量化,而凸模型理论则用椭球对有界不确定参数进行定量化.在不用知道不确定变量的概率统计特性的条件下,区间分析方法和凸模型理论都可以确定出有界不确定结构参数的非比例阻尼结构复特征值所在区域.通过数学证明和数值算例来说明,在凸模型理论中的椭球在由区间分析中的超长方体—区间向量来确定的条件下,由区间数学所确定出不确定结构复特征值实部和虚部的宽度要比凸模型所确定出的范围的宽度要小,而这正是工程技术人员所要求的结果。 相似文献
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计算具有区间参数结构特征值范围的一种新方法 总被引:7,自引:0,他引:7
基于区间效学的包含单调性和区间函效所表述的实际物理意义,把广义区间特征值问题转化为两个以非确定参效为优化变量,以关心的特征值为目标函效的全局优化问题,并采用遗传算法对优化问题求解,计算得到结构特征值的区间范围。通过效值算例对本文方法的有效性进行了验证,并和区间摄动法的计算结果进行了比较。 相似文献
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区间参数振动系统的动力优化 总被引:8,自引:0,他引:8
对具有区间参数的多自由度振动系统的不确定性优化问题,提出一种新的区间优化方法.利用泰勒展开和函数的区间扩张,将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题.该方法应用于多自由度线性扭振系统,并把区间设计变量的中值和不确定性半径取作优化参数.算例表明该方法是有效的. 相似文献
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《International Journal of Solids and Structures》2005,42(18-19):4958-4970
The study was intended to evaluate the range of dynamic responses of structures with uncertain-but-bounded parameters by using the parameter perturbation method. The uncertain parameters were modeled as an interval vector. The first-order perturbation quantities of responses of the perturbed system were obtained through the parameter perturbation method, and then taking advantage of interval mathematics a new algorithm to estimate the response interval was presented. Comparisons between the parameter perturbation method and the probabilistic approach from mathematical proofs and numerical simulations were performed. The numerical results are in agreement with the mathematical proofs. The response range given by the parameter perturbation method encloses that obtained by the probabilistic approach. The results also show good robustness of the proposed method. 相似文献
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计算不确定结构系统静态响应的一种可靠方法 总被引:18,自引:1,他引:18
不确定性广泛存在于工程结构分析和设计过程之中,不能简单地予以忽略。目前,概率方法、模糊方法和区间方法是不确定性建模的三种主要方法。本文把具有不确定性的结构材料参数、几何参数和所受外力用区间数描述,通过求解线性区间方程组准确地计算了结构静态响应。计算结果易于扩张是区间计算的一个主要缺陷,本文提出了一种有效避免这一问题的方法。该方法把区间函数的计算和区间线性方程组的求解转化为相应的全局优化问题,来确定解中的每个区间元素的边界值,并采用一种智能性算法(实数编码遗传算法)来求解这些全局优化问题。本文首先采用数学和结构分析算例对该方法的正确性和有效性进行了验证,然后把该方法与有限元方法相结合计算不确定结构系统的响应范围,并和求解同类问题的方法进行了比较。 相似文献
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有界不确定参数结构位移范围的区间摄动法 总被引:20,自引:0,他引:20
当结构参数具有误差或有界不确定性时,区间数学可以在不同知识不确定变量的概率分布的情况下定量地考察不确定参数对结构响应的影响。为计算出不确定结构参数对结构位移影响范围的上下界,文中提出了的两种区骚动国方法。 相似文献
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PARALLEL COMPUTING FOR STATIC RESPONSE ANALYSIS OF STRUCTURES WITH UNCERTAIN-BUT-BOUNDED PARAMETERS 总被引:2,自引:0,他引:2
The vertex solution for estimation on the static displacement bounds of structures with uncertain-but-bounded parameters is studied in this paper. For the linear static problem, when there are uncertain interval parameters in the stiffness matrix and the vector of applied forces, the static response may be an interval. Based on the interval operations, the interval solution obtained by the vertex solution is more accurate and more credible than other methods (such as the perturbation method). However, the vertex solution method by traditional serial computing usually needs large computational efforts, especially for large structures. In order to avoid its disadvantages of large calculation and much runtime, its parallel computing which can be used in large-scale computing is presented in this paper. Two kinds of parallel computing algorithms are proposed based on the vertex solution. The parallel computing will solve many interval problems which cannot be resolved by traditional interval analysis methods. 相似文献
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针对贫信息下不确定性结构的随机载荷识别问题,使用基于Taylor展开的区间分析方法,提出了一种不确定性结构随机载荷识别的非概率区间方法。该识别方法在频域中进行,识别时使用区间变量描述工程结构中的不确定性参数。基于测点的响应谱密度函数,首先对不确定性参数的名义值点进行随机载荷识别,其次计算载荷关于不确定性参数的灵敏度,最后基于区间扩张理论获得识别载荷谱的上下界值。算例结果表明,使用区间方法得到的不确定性结构的载荷谱识别区间界值都能完全包含载荷真值,此方法能够在结构设计时给出更为可靠的载荷工况。 相似文献
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计算具有区间参数结构的固有频率的优化方法 总被引:7,自引:0,他引:7
基于区间函数的单向包含性质,把具有区间非确定参数结构的固有频率所在区间范围问题
转化成两个全局优化问题,并采用一种实数编码遗传算法求取问题的全局解. 用一种能够求
得剪切型结构和弹簧质量系统特征值范围精确解的单调分析方法进行检验. 在一
些文献中,直接采用区间数运算法则和有限元法得到结构区间刚度阵和区间质量阵,并把关
于该区间刚度阵和区间质量阵的广义区间特征值问题的特征值区间作为待求的非确定性结构
的特征值所在的区间范围,该方法易于扩大问题的解域. 算例表明,可望得到结构
固有频率区间范围的准确解. 相似文献