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华南理工大学学报（自然科学版） 2021年第3期49卷 47-54页

作者：魏彤辉孟广伟左文杰李锋吉林大学机械与航空航天工程学院吉林长春130025

针对含有界但未知不确定性的结构静力响应问题,提出了一种单变量函数分解的区间有限元法。首先,将区间有限元的位移函数在单变量点处进行高阶Taylor展开,推导出其单变量函数分解区间表达式。然后,利用单变量区间函数分解,将n维位移函数... 详细信息

针对含有界但未知不确定性的结构静力响应问题,提出了一种单变量函数分解的区间有限元法。首先,将区间有限元的位移函数在单变量点处进行高阶Taylor展开,推导出其单变量函数分解区间表达式。然后,利用单变量区间函数分解,将n维位移函数近似表达为n个一维函数的和函数,每个一维函数有且仅有1个区间参数,其余区间参数被它们的区间中点代替。由此,将n维函数上、下界的求解问题转换为求解一维函数的上、下界,计算成本降低且易于实现。与现有的区间摄动有限元法相比,该方法不需要计算位移函数对不确定变量的灵敏度,且不需要计算结构刚度矩阵的逆,并适合求解强非线性的响应函数。数值算例结果表明文中方法是有效可行的。

关键词：结构静力响应区间有限元区间参数单变量函数分解 Taylor展开

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不确定参数结构的改进及静力区间分析

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农业机械学报 2006年第3期37卷 134-137页

作者：余朝蓬高峰吴杰北京航空航天大学汽车工程系南京航空航天大学能源与动力学院

针对区间参数结构的不确定性问题,提出一种新的静力区间分析方法。通过将函数的一阶导数也看成是区间的,利用一阶泰勒展开和函数的区间扩张,可以得到结构静力响应的更可靠的区间。将该方法应用于连续梁结构的静力分析,表明该方法是有效的。

关键词：区间参数结构静力区间分析区间扩张结构静力响应

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船首外飘砰击强度评估方法

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舰船科学技术 2020年第6期42卷 20-24页

作者：于鹏垚王强王晓旭王淑颖杨志奇王天霖大连海事大学船舶与海洋工程学院辽宁大连116026 哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 蓬莱中柏京鲁船业有限公司山东烟台265601

通过分析三维板架入水砰击的结构动力响应,引入等效静力系数,建立板架结构入水砰击的等效静力分析方法。系统地改变计算参数,分析了冲击速度、入水角度、网格尺寸、边界条件等因素对板架应力峰值和等效静力系数的影响,进而提出了一种评... 详细信息

通过分析三维板架入水砰击的结构动力响应,引入等效静力系数,建立板架结构入水砰击的等效静力分析方法。系统地改变计算参数,分析了冲击速度、入水角度、网格尺寸、边界条件等因素对板架应力峰值和等效静力系数的影响,进而提出了一种评估船首外飘结构砰击强度的方法。该方法可以反映砰击载荷作用下局部板架的动态效应,又避免在单纯利用板架模型评估时,板架边界设置对应力响应峰值的影响。

关键词：结构动力响应结构静力响应等效静力系数结构强度评估

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基于人工神经网络的结构减基快速计算方法研究

基于人工神经网络的结构减基快速计算方法研究

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作者：雷旭辉湖南大学

学位级别：硕士

实际工程和科学研究中,结构响应分析问题的通常解法是采用数值方法对结构模型进行离散和迭代求解。然而,在面对高自由度结构的优化、参数识别和实时控制问题时,多次调用常规解法会导致计算时间过长,难以接受。针对此困境,学者提出了减... 详细信息

实际工程和科学研究中,结构响应分析问题的通常解法是采用数值方法对结构模型进行离散和迭代求解。然而,在面对高自由度结构的优化、参数识别和实时控制问题时,多次调用常规解法会导致计算时间过长,难以接受。针对此困境,学者提出了减基法。减基法通过参数域内样本点的响应构造减基空间,将原系统投影为减缩模型进行计算,可以在提升计算效率的同时保证解的可靠性。减基法的实施过程中需要进行参数分离,然而当前参数分离的主要技术尚未成熟、对专业技能要求极高且适用范围受限。作为补充而提出的近似参数分离技术存在精度损失和计算消耗大等缺点。本文基于人工神经网络优化了减基法的计算流程,所提方法对结构的离散形式没有要求,提高了减基法的使用效率。将提出的方法应用到结构静力学、动力学和模态分析中,主要工作如下:1.针对结构静力响应问题,提出了一种基于人工神经网络和减基法的快速计算方法。该方法采用拉丁超立方抽样方法来获取参数点,对减基空间进行正交处理,实现减缩刚度矩阵的相对稳定;利用人工神经网络学习设计参数与相应的减缩刚度矩阵之间的映射关系,实现设计参数和高维模型构建过程的分离;在实时计算阶段,通过求解人工神经网络预测的减缩系统,得到目标响应在减基空间中的权系数,获得原系统的近似解。2.从结构动力学方程的时间积分形式出发,设计了一种结构动力学响应的快速计算方法。基于采样获得参数样本点,通过有限元法得到对应结构的动力学响应,构建三个不同的复原矩阵。通过时间积分处理高维动力学方程,投影得到与时间无关的减缩平衡方程;利用人工神经网络学习设计参数与相应减缩等效刚度矩阵之间的映射关系;在实时计算阶段,求解人工神经网络预测的减缩系统,获得与时间无关的权系数,在复原矩阵的帮助下,复原任意时刻下的动力学响应。3.针对结构模态问题,提出了一种模态信息的快速计算方法。首先通过采样建立参数样本,计算样本对应结构的截断振型,用于构成减基空间。对减基矩阵进行正交处理后,对结构的刚度矩阵和质量矩阵分别进行投影缩减,通过人工神经网络对减缩矩阵进行学习预测;在实时计算阶段,通过对人工神经网络预测的减缩系统进行模态分析,得到目标系统的截断特征值及截断特征向量关于减基空间的权系数。减缩系统的维度远小于原系统,因此能够实现快速模态分析。在研究过程中,使用某塔式起重机塔身结构和某车型中立柱加强板作为算例对所提出的方法进行了验证。结果表明,文中提出的方法能够提高计算的效率,同时保证结果精度,扩大减基方法的应用范围。

关键词：减基法人工神经网络结构静力响应结构动力学方程模态分析快速计算方法

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