一种新的多输出重要性测度及其高效计算方法

基本变量重要性测度分析是结构安全评估以及工程优化设计的一项必要工作。本文结合矩独立重要性测度思想和基于方差的重要性测度思想,提出了一种新的适用于多个输出的重要性测度。所提测度利用概率积分转化(Probability integration transformation,PIT),将输出的不确定性由输出的联合分布函数来表征。在多输出情况下,相比单纯基于方差的重要性测度,所提测度能够同时包含各个输出的不确定性及其相关性。而相比单纯的矩独立重要性测度,由于它使用方差来衡量变异性,因而求解过程更为简便。在计算多输出的分布函数时,本文采用基于分数矩的极大熵方法结合Nataf变换法,在保证求解精度的同时大大降低了模型调用次数。数值和工程算例说明了该测度的合理性以及计算方法的高效性。     

基本随机变量的重要性测度及其概率密度演化算法

为进一步完善当前的基本变量的重要性分析,在单一的矩独立的重要性测度指标的基础上,建立了一个新的矩独立的重要性测度指标体系,该体系包括基本变量的总重要性测度、平均总重要性测度、主重要性测度和平均主重要性测度,用以衡量不同要求下基本随机变量对系统或模型输出响应整体不确定性的影响程度.给出了各个重要性测度指标的定义,分析了各个重要性测度指标的工程意义和适用范围.结合概率密度演化方法高效、准确的优点,提出了一种基于概率密度演化方法的重要性测度求解方法.文中算例证明:所提指标体系相比当前指标体系更加全面合理,所提方法能在高精度求得各重要性测度结果的基础上大幅提高计算效率.     

基于Kriging代理模型的失效机会测度算法

结构输入变量中同时存在随机输入变量和模糊输入变量情况下,失效机会测度可以很好地衡量结构的安全程度。但是,现有的混合模拟法计算失效可信度是一个双层循环过程,需要调用大量的功能函数。尤其对于大型复杂结构来说,混合模拟法的计算量是难以接受的。因此,本文将混合模拟法和自适应Kriging代理模型相结合,发展了一种失效机会测度的高效算法。通过U学习函数来自适应地选择训练样本点,进而可以自适应地构建功能函数的Kriging代理模型。在备选样本池中自适应训练至收敛的Kriging代理模型可以以要求的精度区分备选样本池中每个样本点的状态是失效还是安全的。因此,可以用收敛的Kriging代理模型代替真实的功能函数,进而通过混合模拟计算失效机会测度,这极大地降低了功能函数调用次数。最后,本文通过两个算例来验证本文发展算法的精确性和高效性。     

基于动态失效率模型的可靠性实时预测

针对失效率函数可变的非线性动态系统,基于系统状态建立参数未知的动态失效率模型。将历史状态和Nelson-Aalen估计的失效率数据作为训练样本,利用具有快速且精确学习能力的径向基网络逼近动态失效率函数。针对系统的非线性,通过粒子滤波方法对运行中的状态进行在线估计,并由此确定随状态改变的系统失效率,从而对可靠性进行实时评估与预测。通过对带有疲劳裂纹增长的机械系统进行仿真,充分验证了这种可靠性预测方法的可行性和有效性。     

可靠性及可靠性灵敏度分析的改进点估计方法

针对低维高度非线性问题，提出了一种可靠 性及可靠性灵敏度分析的改进的点估计方法。基本思想是首先由空间分割来降低局部子空间 中功能函数的非线性程度，然后用低精度的稀疏网格积分探索子空间中功能函数的概率响应 特性，最后组合子空间中的信息来得到所需的可靠性及其灵敏度分析结果。方法的优点 是适用于低维高度非线性功能函数的失效概率和可靠性灵敏度分析，由于无需求解功能函数 的梯度函数，因此适用于复杂的隐式功能函数。另外，由于方法利用少量均匀抽样来估计对 失效概率贡献最大的点，并依据其进行子空间的划分，从而使得子空间的划分更有利于提高 可靠性及可靠性灵敏度分析的效率。用算例对所提方法进行了验证，结果表明：在低维高度 非线性条件下，所提算法的精度和效率比类似的三点估计、直接稀疏网格积分方法有明显优 势。     

基于策略迭代的空间系绳载荷捕获自适应最优控制（英文）

研究了基于空间系绳系统载荷捕获后的摆振控制问题。载荷捕获会造成系绳的摆振并导致系绳偏离标称位置。由于捕获后系统存在未知的动力学参数,提出了基于策略迭代的自适应最优控制算法,应用于载荷捕获后系绳系统摆动的稳定控制。通过引入积分强化学习方法,在系统动力学未知情况下在线求解代数黎卡提方程。为了避免迭代方程求解的计算负担,采用最小二乘方法在线实施策略迭代算法。最后,通过数值仿真验证了算法的有效性。     

基于VUMAT的三维裂纹动态扩展有限元模拟

文章基于ABAQUS/EXPLICIT平台的VUMAT接口,直接对材料积分点添加自定义本构方程和失效准则,开发了三维裂纹动态扩展子程序.在网格适当加密的情况下就能完成三维裂纹动态扩展模拟.在加载策略上选用适应性较强的增量法,直接在软件中通过增量步控制求解过程和收敛性,计算结果与试验结果一致.本文方法基于商业有限元软件ABAQUS,仅对材料本构方程和积分点失效进行编码,无需调整和重新划分网格,操作简单,计算效率高,适合推广到复杂的本构关系和大型工程模型.     

基于Choquet积分的层次多属性决策方法研究

为了解决贫信息情形下基于关联的复杂系统决策问题,本文提出一种基于Choquet积分的层次多属性决策方法。该方法首先通过判断矩阵求解决策属性的Shapley值,然后通过Marichal熵理论计算属性和属性集的重要程度,最后通过Choquet积分自下而上计算方案的综合评价值并以此对方案进行排序。最后的算例验证了新方法的合理性和可行性。新方法中属性和属性集权重的确定仅需Shapley值的判断矩阵信息,故大大降低了决策者的工作量。此外,新方法也可用于对属性间相互独立的多属性决策分析问题求解。     

基于动态窗口法的一发失效应急路径规划方法

提出基于动态窗口法的一发失效应急路径规划方法,首先,考虑一发失效规范要求及地形障碍物限制,将三维路径规划问题转化为二维问题,并利用MATLAB求解得到重要障碍物。其次,根据假设,建立平面运动模型及动态窗口参数,引入评价函数求解最优路径。最后,以某机场为实例,对机场三维SRTM高程进行处理分析,并利用MATLAB编程实现动态窗口法生成一发失效应急路径,所得路径与现有程序路径基本一致,验证了该方法的有效性。     

非确定结构系统区间分析的直接优化法

工程中的非确定性问题可以用区间分析、随机理论或模糊集理论进行求解。本文采用区间分析法来处理结构静力分析和设计中的不确定性问题。将结构系统中的不确定性参数用区间数来表示，用有限元法建立系统的控制方程。该控制方程是线性区间方程组。本文讨论了一些求解区间线性方程组的方法并提出了一种直接优化法。将方程组中的所有区间数都作为设计变量，区间量的变化区间作为相应的设计变量的边界约束，运用约束优化法求出方程组解的各元素的最大值和最小值。文中给出了两个算例，列出了本文算法与其他算法的结果比较     

用户自主完好性监测新算法

基于测量域提出了新的导航系统完好性度量算法。充分考虑所需导航性能参数和不确定的噪声的因素,运用概率优化方法进行故障监测。选择适当的性能参数,与漏检率具有一一映射关系,估算故障概率,并对此进行了讨论。在该算法中,利用残差灵敏度矩阵的各个特点提高识别有误差观测数据的效率。该算法可用于完好性监测的性能要求规定,计算高效。非精密进近的仿真结果证明了该算法的有效性。     

基于线弹簧模型的焊接结构断裂可靠性分析

将表面裂纹断裂分析的线弹簧模型法与重要抽样法相结合,提出了一种可进行焊接结构断裂可靠性分析的新方法.采用该方法对典型焊接平板的断裂可靠性进行了分析,分析过程中考虑了材料特性、外载荷、焊接残余应力、裂纹尺寸等参数的不确定性,给出了结构的失效概率以及各随机变量的可靠性灵敏度,算例表明,断裂韧度KIC对结构可靠性影响最大,外...     

基于主元分析的多传感器故障检测

针对动态系统的压力、温度、流量等传感器数据,给出了一种基于主元分析法的传感器故障检测与诊断方法。该方法能够在对测量参数相关性分析的基础上,将传感器测量值所组成的测量空间分解为主元和残差两个子空间,通过传感器实际测量数据与正常数据矩阵在残差子空间投影的比较,对传感器的故障进行检测与诊断。通过双容水箱被控系统的传感器进行检测,结果表明主元分析法对传感器具有很好的故障检测和故障诊断能力。     

概率安全评定方法的计算程序及其工程应用

考虑四种主要随机因素：载荷（作用应力）、缺陷尺寸、断裂韧性、流变应力等参数的不确定性，针对较为常见的焊接结构型式，如平板、球罐、圆柱形容器等结构上可能存在的不同缺陷类型，基于双判据失效准则，编制了较为通用的含缺陷焊接结构概率安全评定程序。对国产ＣＦ－６２钢制容积为１５３１ｍ３的球罐可能存在的缺陷进行了概率安全评定，通过对评定参数的敏感性分析，指出了影响其可靠性的关键因素。     

结构破坏概率预示技术

在宇航工程中，预示结构的破坏概率、计算结构的可靠性是型号设计中的重要任务。传统的结构设计和强度计算方法都是针对确定性结构和载荷环境参数的，无法直接考虑材料性能、结构几何参数的分散性，本文将随机摄动技术、传递函数理论和有限元程序结合在一起，提出了一种预示结构破坏概率、计算结构可靠度的途径。简单的实全表明，这种途径是走得通的。     

一种用于可靠性参数指标分配的新方法

提出了一种按组成系统的各单元任务失效率比例，并考虑各单元的重要度来分配系统可靠性参数指标的新方法；给出了分别以失效率、平均故障间隔时间表达的分配比例因子及分配公式。该方法是ＡＧＲＥＥ分配法的改进。文末举例说明该方法的应用及其分配结果的合理性     

用应变片测量应力的改进方法—二向应力片及三向应力片

本文就应变片直接测量应力的方法进行了探讨，提出二向应力片及三向应力片原理，使在实验应力分析的电测场合中，对于某点的应力分量的测量，无需进行几个应变片数据的分别采集，再综合成应力分量（正应力或剪应力），使读数应变与应力分量一一对应，且各测量数据之间在算法上没有耦合。二向应力片及三向应力片的使用，简化了测量数据的处理过程，在动态测量特别是冲击力测量中，具有一定的实用意义。     

基于主元空间动态模型的故障检测方法

建立了一种基于主成分分析的主元空间线性动态模型,将主成分分析的得分变量视为由高斯白噪声驱动的线性动态模型输出,可有效去除主元得分向量的动态相关性,动态模型参数可以通过期望最大化方法迭代辨识。分别在主元残差空间和主元空间线性动态模型上建立监控统计量,从而实现对动态过程的故障检测。通过数值仿真验证,该算法故障检测的检测率和误警率均表现良好。