正交试验设计的矩阵分析方法

介绍了一种正交试验设计的矩阵分析方法,通过该方法能够计算出各因素各水平对试验结果影响的权重,根据权重的大小可以确定正交试验的最优方案以及各个因素对正交试验的指标值影响的主次顺序.     

新型降压槽结构设计及流动特性分析

针对三元复合驱分注过程中低视粘度损失和高压降不能同时实现的问题,设计出了一种新型降压槽,运用CFD软件对其环空流道的流动特性进行数值模拟,研究了新型降压槽内的压力、速度、湍动能、视粘度和应变率分布情况.同时将其与环形降压槽进行对比,结果表明,相同长度的降压槽,新型降压槽的压差更大,视粘度损失更小.     

导弹武器射程评估的多因素正交试验设计方法

"问题驱动"式的教学理念、教学模式和方法是教学改革和发展的趋势.以导弹武器射程鉴定与评估为背景,探讨了正交试验设计的课程教学在其中的应用.通过对影响导弹武器射程因素的分析,在确定的水平条件下,进行正交试验设计,得到较好的组合方式.从理论分析和仿真案例,回答了多因素水平下的导弹射程试验评估问题.通过"问题驱动",不仅有利于提高学生学习兴趣和积极性,同时还有利于加深对理论和方法的认识和理解.     

具有竞争风险的步进应力加速寿命试验的最优设计和Bayes估计

讨论了渐进II型截尾数据中具有竞争风险的步进应力加速寿命试验的最优试验设计和参数估计.通过假定产品寿命服从Weibull分布,尺度参数对数是应力水平的线性函数基础上,利用KH模型采用极大似然方法和Bayes方法对模型参数进行了点估计和区间估计,而最优试验设计是使尺度参数对数的极大似然估计值在正常应力水平下的渐进方差达到最小.最后进行了仿真研究,结果显示提出的估计量具有良好的稳健性和有效性.     

橡胶制品配方的二次回归正交优化设计

本文所介绍的二次回归正交设计方法,在杭州橡胶厂生产的内胎配方研究中得到了应用。该厂使用了优化后的配方不仅内胎的物理机械性能达到了世界先进水平,而且制品的成本也降低了。这种方法不仅适用于各类橡胶制品的最优配方的研究,也适用于各类化工产品最优工艺参数的研究。 橡胶制品配方的优化设计是一个多因素多指标的复杂课题。运用试验设计方法进行配方设计,将通过试验获得的数据进行回归分析,继而运用最优化方法,选出较优的配方,是目前世界上橡胶制品配方优化的先进方法,它已被世界先进国家所采用。     

基于正交试验设计的Ω焊缝焊接工艺参数的确定

为了确定CRDM焊接机焊接工艺参数,应用正交试验设计法进行了Ω焊缝焊接工艺评定试验,用数理统计方法分析了对焊缝质量产生影响的各焊接参数的主次顺序,得到了最优生产条件。     

基于正交灰关联法的气藏水平井体积压裂影响因素研究

影响苏里格气田致密砂岩气藏水平井段内多缝体积压裂效果的裂缝因素为裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、裂缝间距和缝宽.揭示裂缝参数对水平井段内多缝体积压裂效果的影响及影响程度的主次关系,优选合理压裂裂缝参数已成为必须解决的紧迫问题之一,它是制约水平井在苏里格致密砂岩气藏应用的技术瓶颈.针对苏里格气田致密砂岩气藏水平井段内多缝体积压裂效果多衡量指标、多影响因素的特点,运用正交试验设计结合灰关联分析法对水平井段内多缝体积压裂效果的各个影响因素进行了分析.应用结果表明,正交灰关联分析法能给出各指标影响权重大小、因素影响主次顺序及最优方案,该方法避免了仅通过单一评价指标来进行决策的不科学性,可为压裂方案的优化设计和施工提供可靠理论依据.     

基于正交灰关联法的气藏水平井体积压裂影响因素研究北大核心

影响苏里格气田致密砂岩气藏水平井段内多缝体积压裂效果的裂缝因素为裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、裂缝间距和缝宽.揭示裂缝参数对水平井段内多缝体积压裂效果的影响及影响程度的主次关系,优选合理压裂裂缝参数已成为必须解决的紧迫问题之一,它是制约水平井在苏里格致密砂岩气藏应用的技术瓶颈.针对苏里格气田致密砂岩气藏水平井段内多缝体积压裂效果多衡量指标、多影响因素的特点,运用正交试验设计结合灰关联分析法对水平井段内多缝体积压裂效果的各个影响因素进行了分析.应用结果表明,正交灰关联分析法能给出各指标影响权重大小、因素影响主次顺序及最优方案,该方法避免了仅通过单一评价指标来进行决策的不科学性,可为压裂方案的优化设计和施工提供可靠理论依据.     

均匀设计统计优良性初探

引言在试验设计中,为了解决由于因素数和水平数增加而引起的试验次数的急骤膨胀,设计了许多试验方案.其中,正交试验科学地挑选部分水平组合进行试验,解决了全面试验中由于因素过多而造成的某些困难.C.S.Cheng 证明了正交设计具有泛最优性.但是,正交设计的试验次数都是水平数平方的整数倍,因而对于多水平、多因素试验,减少试验次数的问题还有待解决.为此,方开泰提出了均匀设计([2]).均匀设计使用表所对应的试验计划,除布点均匀、代表性好之外,是否具有某些比较实用     

不同超混沌系统的最优同步

在参数未知的情况下,通过设计最优控制器和参数自适应律实现了新的四维混沌系统与超混沌吕系统的同步.接着根据Lyapunov稳定性原理和Hamilton-Jacobi-Bellman方程,选取Lyapunov函数和合适的性能指标函数从理论上证明这种方法的有效性.理论证明结果表明所设计的控制器能使性能指标函数取得最小值,是最优的.最后又通过matlab软件对同步系统进行数值仿真,仿真结果显示驱动系统与响应系统能够很好地达到了同步,表明方法是可行有效的.     

装药驱动飞片引爆炸药性能影响参数分析

扩爆装药结构对爆轰波传播、飞片驱动过程以及对主炸药引爆性能有直接的影响。为分析装药结构对飞片威力参数的影响,针对装药直径、飞片厚度、飞片拱起高度等主要结构参数,利用正交实验原理设计了数值实验方案,并采用动力学有限差分程序建立了相应的数值模拟模型。通过对数值实验结果的对比和统计分析,获得了影响飞片速度、动量、比动能等引爆炸药威力指标的主要装药结构参数及其影响规律。其结果可为相关扩爆装药设计提供理论依据。     

设置黏滞阻尼器的纵飘斜拉桥地震响应简化分析方法

针对纵飘体系斜拉桥现有黏滞阻尼器参数设计方法的不足,提出了更为快捷有效的分析方法.首先基于钟摆原理,采用双质点模型简化模拟纵飘斜拉桥的动力响应特征;然后基于能量耗散等效原理,提出了黏滞阻尼器的等效线性模型;最后基于结构动力学原理,建立了设置黏滞阻尼器的纵飘斜拉桥地震响应简化分析方法.在此基础上,针对某主跨392 m的纵飘斜拉桥建立了全桥分析模型,在正弦波作用下,对比分析了全桥模型、双质点简化模型数值解和解析解的计算误差.结果表明:双质点模型数值解计算结果精度较高,可以代替全桥模型的有限元计算结果;解析解与双质点数值解计算结果吻合良好,验证了双质点模型简化分析方法在理论上的可靠性;在不同地震动特性和体系周期下,三者计算误差均满足工程精度要求,表明该简化分析方法具有良好的适用性,可为阻尼器参数优化提供更简便的模型.     

New symmetry preserving method for optimal correction of damping and stiffness matrices using measured modes

Measured and analytical data are unlikely to be equal due to measured noise, model inadequacies, structural damage, etc. It is necessary to update the physical parameters of analytical models for proper simulation and design studies. Starting from simulated measured modal data such as natural frequencies and their corresponding mode shapes, a new computationally efficient and symmetry preserving method and associated theories are presented in this paper to update the physical parameters of damping and stiffness matrices simultaneously for analytical modeling. A conjecture which is proposed in [Y.X. Yuan, H. Dai, A generalized inverse eigenvalue problem in structural dynamic model updating, J. Comput. Appl. Math. 226 (2009) 42-49] is solved. Two numerical examples are presented to show the efficiency and reliability of the proposed method. It is more important that, some numerical stability analysis on the model updating problem is given combining with numerical experiments.     

预测水驱油藏中油、水流动问题的快速方法

以最佳正交分解(POD)技术为基础提出了一种快速预测油藏中油、水流动问题的方法.采用POD技术建立了水驱油藏中油、水两相流动的低阶模型.通过油藏数值模拟方法获得二维水驱油藏模型在时间0～500 d内的压力和含水饱和度的100个样本, 并从样本中提取出一组压力和含水饱和度的POD基函数.当注采参数不断变化后,采用已求得的POD基函数结合低阶模型对新的物理场进行预测.研究结果表明:POD方法能够快速、准确地预测出水驱油藏的压力和含水饱和度场,文中算例给出压力和含水饱和度场的预测误差分别不超过1.2%与1.5%,且计算速度比直接进行油藏数值模拟快50倍以上.     

基于特征正交分解的材料微结构参数化表征模型及等效性能优化设计

随着计算能力的不断发展,近年来基于材料微结构图像的材料等效性能数值模拟越来越受到学者们的重视.在此背景下,提出了一种针对材料微结构图像的高效参数化表征模型.通过特征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)对已有材料微结构图像数据进行特征分析,得到近似描述该类材料微结构的特征缩减基.应用移动最小二乘(moving least squares,MLS)法建立特征缩减基映射系数的响应面模型,拟合得到任意给定参量相应的缩减基映射系数.利用拟合缩减基系数可获得任意给定参量对应的微结构图像矩阵.该参数化表征模型被用于表征含椭球夹杂的两相材料(2-phase composite)的二维情形, 并进一步应用于这类复合材料宏观等效力学性能的优化设计.     

Interval uncertainty analysis for static response of structures using radial basis functions

This paper proposes a new interval uncertainty analysis method for static response of structures with unknown-but-bounded parameters by using radial basis functions (RBFs). Recently, collocation methods (CM) which apply orthogonal polynomials are proposed to solve interval uncertainty quantification problems with high accuracy. These methods overcome the drawback of Taylor expansion based methods, which are prone to overestimate the response bounds. However, the form of orthogonal basis functions is very complicated in higher dimensions, which may restrict their application when there exist relatively more interval parameters. In contrast to orthogonal basis function, the form of radial basis function (RBF) is simple and stays the same in whatever dimension. This study introduces RBFs into interval analysis of structures and provides a relatively simple approach to solve structural response bounds accurately. A surrogate model of real structural response with respect to interval parameters is constructed with the RBFs. The extrema of the surrogate model can be calculated by some auxiliary methods. The static response bounds can be obtained accordingly. Two numerical examples are used to verify the proposed method. The engineering application of the proposed method is performed by a center wing-box. The results prove the effectiveness of the proposed method.     

基于两步法带宽选择的金融时间序列长记忆参数估计

金融时间序列长记忆参数的半参数估计方法以频域分析为主,带宽选择是其中必不可少的关键环节。不同的带宽可能给出差异明显的长记忆参数估计值,甚至产生矛盾的结论,进而影响时间序列平稳性的判断。本文提出一种两步法,用于金融时间序列长记忆估计的半参数方法的带宽选择,并进一步对长记忆参数进行估计:首先,为了克服半参数方法忽略短期结构的不足,通过信息准则判断ARFIMA(p,d,q)过程的短记忆结构;其次,用短记忆模型拟合差分后的序列,根据拟合效果确定选择带宽及长记忆参数估计值。数值模拟显示以长记忆参数估计值均方根误差最小为标准,两步法优于其他方法。经上证50指数已实现波动率日数据的实证检验,两步法在长记忆模型中的预测误差最小;与短记忆模型相比,两步法在中期提前预测步长上具有优势。     

飞行器结构噪声致振试验及声振耦合响应分析

以高超声速飞行器X-43A为研究对象,建立其有限元结构模型,在动力学实验室进行飞行器结构模型的固有频率测试,通过固有频率计算与试验结果对比,二者误差在1%左右,这表明所建立的结构有限元模型是比较准确的．在高声强混响室进行飞行器结构噪声致振试验,得到飞行器结构测点加速度功率谱密度(power spectral density, PSD)和舱内声场噪声声压级,通过声振耦合数值模拟计算结果与试验值对比,结果表明:数值模拟计算方法对振动噪声环境预测是比较可靠的,结构振动响应与舱内噪声响应的有限元分析与试验结果趋势上较为一致,低频段吻合较好;高频外噪声场引起的飞行器弹性腔体结构振动占据结构振动响应的主要成分,尤其是以结构低阶振动为主,而外噪声场传递到封闭腔体内的噪声也主要是通过结构腔体弹性壁板的低阶振动传播,即使外噪声激励是宽频的,封闭舱内响应噪声的频率主分量仍然是结构的低阶模态振动．     

An interval uncertainty analysis method for structural response bounds using feedforward neural network differentiation

This paper proposes a new interval uncertainty analysis method for structural response bounds with uncertain‑but-bounded parameters by using feedforward neural network (FNN) differentiation. The information of partial derivative may be unavailable analytically for some complicated engineering problems. To overcome this drawback, the FNNs of real structural responses with respect to structure parameters are first constructed in this work. The first-order and second-order partial derivative formulas of FNN are derived via the backward chain rule of partial differentiation, thus the partial derivatives could be determined directly. Especially, the influences of structures of multilayer FNNs on the accuracy of the first-order and second-order partial derivatives are analyzed. A numerical example shows that an FNN with the appropriate structure parameters is capable of approximating the first-order and second-order partial derivatives of an arbitrary function. Based on the parameter perturbation method using these partial derivatives, the extrema of the FNN can be approximated without requiring much computational time. Moreover, the subinterval method is introduced to obtain more accurate and reliable results of structural response with relatively large interval uncertain parameters. Three specific examples, a cantilever tube, a Belleville spring, and a rigid-flexible coupling dynamic model, are employed to show the effectiveness and feasibility of the proposed interval uncertainty analysis method compared with other methods.