用于结构可靠性分析中的系统描述性抽样法

在用蒙特卡罗法计算结构系统可靠性时,动用了系统描述性抽样法。用系统描述性抽样代替蒙特卡罗的随即抽样过程,从而使得计算效率与降低方差都得到了明显地改善。     

弹性力学平面问题可靠度分析的蒙特卡罗边界元法

以样条虚边界元法作为样本试验方法,采用蒙特卡罗法进行弹性力学平面问题可靠度分析.为了提高计算效率,引入Taylor展开和Neumann展开技术,避免在大量样本计算中直接生成影响矩阵及对其进行求逆运算,降低了单次样本计算时间;同时引入重要抽样技术,在相同精度情况下减少了蒙特卡罗法的抽取样本数.算例结果表明,该文提出的Taylor-Neumann展开重要抽样蒙特卡罗样条虚边界元法具有良好的计算精度和相当高的计算效率.     

计算复杂边界渗流的蒙特卡罗方法

本文运用不规则游动网格的蒙特卡罗方法求解复杂边界渗流问题。与以往各种数值方法相比,蒙特卡罗方法在计算渗流问题时要更灵活、更方便,可以根据需要独立地计算出渗流区域内任意一点的渗透压力、渗流流速。     

结构可靠性的纽曼展开蒙特卡罗随机有限元分析

分析计算了复合材料回转结构的可靠性,其间,将纽曼级数展开应用于蒙特卡罗随机有限元,对每一次随机抽样,只需一次形成刚度矩阵,进行前代、回代及矩阵的乘法和加法（减法）运算。同时,在蒙特卡罗抽样中引入了β球法加以改进,缩小了抽样范围。由于,可使计算时间大为缩短,效率大为提高。     

MOLECULAR SIMULATION OF DRIVEN CAVITY FLOWS WITH HIGH REYNOLDS NUMBER

采用扩散信息保存(diffusive information preservation,D-IP)方法计算了雷诺数为10²~10⁴的二维方腔流动. D-IP方法是一种基于扩散运动观点的分子模拟方法, 克服了经典直接模拟蒙特卡罗方法对于时间步长和网格大小的严格限制.在计算中, D-IP方法的时间步长和网格大小分别为分子平均碰撞时间和平均自由程的几十倍乃至几百倍, 所得到的方腔流线分布和旋涡的精细结构, 均与Navier-Stokes方程数值解相符.     

用蒙特卡罗方法模拟单向复合材料的拉伸断裂过程

通过采用改进的剪滞模型，假定界面不发生破坏，求得不同基体纤维刚度比μ（μ＝ＥｍＶｍ／ＥｆＶｆ）不同基体韧性情况下断裂纤维附近的应力集中系数，然后通过蒙特卡罗方法模拟单向复合材料的拉伸断裂过程，比较若干情况下复合材料的拉伸强度，找出提高复合材料拉伸强度的方法。     

基于子集模拟法的风机叶片可靠度分析

风机叶片是风机机组中最重要的组件之一,其可靠性对整个发电系统的健康运行十分关键。传统的蒙特卡罗法可靠度计算效率较低,本文将子集模拟法应用到风机叶片的可靠度计算中,通过合理选取中间失效事件临界值和建议概率密度函数,采用Metropolis算法模拟产生一系列的样本,极大地提高了抽样效率。结果表明,子集模拟法在风机叶片可靠度计算中精度较高,且结构的失效概率越小,相比于传统蒙特卡罗法效率更高,可以极大地减轻计算压力。     

结构动力可靠度的重要抽样法

重要抽样法是蒙特卡洛数值模拟方法中的一种重要的方差缩减技术,目前重要抽样法在工程结构可靠度计算中的应用主要集中于静力问题。本文分析了动力可靠度蒙特卡洛方法的特点,提出了在结构动力可靠度问题中应用重要抽样法的方法,并针对白噪声荷载,给出了选择重要抽样函数的方法和重要抽样函数的具体表达式。理论和数值分析表明,本文所提出的重要抽样法应用于结构动力可靠度计算是可行的。     

基于微机械陀螺的MIMU关键技术

针对基于微机械陀螺的MIMU关键技术，对其进行研究和解决。参加美国JDAM性能指标和导航精度要求，计算陀螺性能参数：采用多级大容量的滤波器及有源电流限制电路，同时电源的输入端接入EMC滤波器，以提高电磁兼容性，并能抵抗浪涌和拉偏的能力；DSP实现信号实时采集，采用高次多项式拟合预处理去除数据野值；根据GJB729评估方法，利用利用蒙特卡罗方法仿真进行精度评估；最后按照GJB813进行可靠性分析。     

基于区域分解的结构动力学系统首次穿越失效

提出了高斯白噪声激励的线性及非线性结构动力学系统的首次穿越失效概率的估计方法. 对于线性结构动力学系统,失效区域被分解为互斥的基本失效域之和,每个基本失效域可用其设计点完全描述,并以正态分布代替卡方分布估计失效概率中的参数. 对于非线性结构动力学系统,基于Rice穿越理论,将非线性方程转化为与之具有相同平均上穿率的线性化方程,然后利用文中方法对等效线性化方程估计首穿失效概率. 最后给出了线性及非线性结构动力学系统的数值例子,并将所提方法与蒙特卡罗法及重要样本法相比较,模拟结果显示了方法的正确性与有效性.     

一种用于蠕变损伤失效概率计算的分层抽样方法

根据蠕变损伤试验和相关的研究资料,确定出影响材料蠕变损伤的随机参数;建立了蠕变损伤失效的概率模型.其次根据分层抽样法的基本思想,建立了一种考虑对蠕变损伤失效概率区间分情况抽样的蒙特卡洛分层抽样方法.并且在蠕变损伤模型中选择等效应力作为一个分层抽样变量.随后根据工程实际情况,提出了一种在统计意义下确定抽样变量的安全区域和失效区域的分层抽样的策略,以减少抽样次数.并推导出确定分层抽样区间的计算方法.然后对选择区间大小进行了讨论,可知如果所选择的分层抽样区间太小,会漏掉许多导致蠕变损伤失效的等效应力抽样值,从而使计算结果误差增大;但是如果分层抽样区间选择太大,会增加无效抽样次数,因而降低抽样效率.最后的算例表明了该方法在同样的计算精度下,其计算效率比直接抽样法的效率要高.     

采用重要抽样法的结构动力可靠度计算

首次对比分析了结构动力可靠度计算的三种重要抽样法,并对部分方法进行了补充修正.单元失效域法补充了依据随机教决定抽样区间的产生方法,根据单元失效域的条件概率和权重系数给出重要抽样密度函教.方差放大系数法直接通过激励过程的特性给出重要抽样密度函数的具体表达式.功率谱法的重要抽样密度函数仅为激励幅值的函数,根据结构反应的功率谱密度增大激励幅值的方差,建议幅值样本值的联合概率密度函数可表示为幅值样本值分量的概率密度函数的连乘形式.结果表明:对于线性体系三种方法的计算效率均比Monte-Carlo法有显著提高,而单元失效域法的计算效率又比另两种方法高.     

基于蒙特卡罗法的弹道导弹落点密集度验前估计

为获得弹道导弹落点密集度的验前估计,应用蒙特卡罗法设计了一种基于制导工具误差的模拟打靶试验统计方法。建立了由制导工具误差到导弹飞行主动段终点偏差的误差传递方程,推导出18项参数的环境函数矩阵,然后利用椭圆弹道理论将主动段终点偏差折算落点偏差,完成了由靶场验前测试数据到落点密集度的统计试验估计模型。实现了伪随机数的产生和抽样,并对其进行了参数检验、均匀性检验和随机性检验。利用某型弹道导弹靶场单元测试数据进行模拟打靶试验,统计试验结果得到落点CEP和密集度的估计值和置信区间。飞行试验结果证实了该方法的可行性。     

粒子滤波及其在导航系统中的应用综述

传统的扩展卡尔曼滤波方法要求对非线性系统近似线性化,有可能会引入较大的模型误差.应用粒子滤波解决了这一问题.该算法可以直接应用于原系统的非线性模型当中,并且不需考虑系统噪声和量测噪声是否为高斯白噪声,都能得到很好的滤波效果.文中介绍了粒子滤波的理论基础-贝叶斯估计及具体的实现方式-蒙特卡罗方法;指出粒子滤波存在的退化问题,并从减小退化现象入手将重要性采样和再采样方法引入到算法之中;最后阐述了粒子滤波在导航系统中的一些应用.     

基于凸模型的多学科系统变差及可靠性分析方法

多学科系统涉及的不确定变量众多,难以得到不确定变量的分布规律。本文基于凸模型研究多学科系统的变差分析方法及可靠性分析方法,在变差分析中采用泰勒展开方法求解耦合变量,再采用高斯-赛德尔(G-S)迭代求得耦合变量的变差,进而求得其他状态变量的变差范围。在可靠性分析中采用增广乘子法求解非概率可靠性指标,多学科分析中采用多学科可行方法,该方法中多学科分析与可靠性分析是序列关系而不是嵌套关系。本文的算例表明:采用本文提出的变差分析方法和可靠性分析方法的求解结果与蒙特卡罗方法的求解结果分别差6.71%和2.28%,而学科分析次数远低于蒙特卡罗方法。因此,本文提出的方法能够有效地解决多学科不确定性系统的变差分析和可靠性分析问题,具有较强的工程应用价值。     

PFM方法在研究COD设计曲线安全裕度上的应用

结合实例用PFM(概率断裂力学)模型敏感性分析,并采用直接取样的蒙特卡罗(Monte Carlo)法和分层取样的蒙特卡罗法,对CVDA-84、PD6493、WES2805的COD设计曲线安全裕度进行了比较研究.结果表明:分层取样法所得结果与直接蒙特卡罗法的结果大体一致.     

基于合理子域的改进响应面方法

基于结构可靠性分析理论,给出了合理子域概念.合理子域能够明确在设计点附近对失效概率起主要贡献区域尺寸,且能够保证失效点以一定概率落在其内,解决了对失效概率起主要贡献区域尺寸难以量化问题.基于合理子域概念,给出了一种改进响应面方法.该方法能够保证响应函数在设计点处是无误差的、且在合理子域内对极限状态函数具有较好近似.采取蒙特卡罗重要抽样方法求解失效概率,结合抽样点位置采取分区域评估方法以提高失效概率求解精度.算例表明,所提方法在处理具有显式和隐式极限状态函数的可靠性分析时,均具有较好的计算精度和较高的计算效率.      

AN IMPROVED RESPONSE SURFACE METHOD BASED ON THE RESONABLE SUBDOMAIN

基于结构可靠性分析理论,给出了合理子域概念.合理子域能够明确在设计点附近对失效概率起主要贡献区域尺寸,且能够保证失效点以一定概率落在其内,解决了对失效概率起主要贡献区域尺寸难以量化问题.基于合理子域概念,给出了一种改进响应面方法.该方法能够保证响应函数在设计点处是无误差的、且在合理子域内对极限状态函数具有较好近似.采取蒙特卡罗重要抽样方法求解失效概率,结合抽样点位置采取分区域评估方法以提高失效概率求解精度.算例表明,所提方法在处理具有显式和隐式极限状态函数的可靠性分析时,均具有较好的计算精度和较高的计算效率.     

多模式自适应重要抽样法及其应用

针对多模式的可靠性分析，研究了其失效概率计算的自适应重要抽样法，该方法用模拟退火 算法来自动调整每个失效模式的重要抽样函数，使其逐渐趋近于估计方差最小的重要抽样 函数. 对于多个模式系统失效概率的计算，采用混合加权自适应重要抽样的方法, 反映了每个 失效模式对系统失效概率的贡献；对于系统失效模式所含基本变量不全相同的情况，提出了 扩展自适应重要抽样法, 来统一所有失效模式中的基本变量，从而使得混合自适应 重要抽样, 可以方便地求解变量不全相同时的系统失效概率. 对估计值方差和变异系数的计算公 式进行了推导. 验证算例结果, 充分说明方法的合理性与可行性.     

基于支持向量机替代模型的可靠性分析

建立了基于支持向量机回归算法和分类算法的替代模型可靠性分析方法,与蒙特卡罗法结合,采用拉丁超立方抽样技术,进行隐式极限状态函数的可靠度计算。讨论了相关参数对支持向量机模型性能的影响,并通过遗传算法进行参数优化,为支持向量机模型的参数选择提供了依据。研究了不同训练样本数量对支持向量机模型预测值精度的影响,进一步证实了支持...