復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的不確定性量化和傳遞方法研究及應(yīng)用.pdf

1、工程實(shí)際中，機(jī)翼結(jié)構(gòu)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等航空裝備具有非常復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。如機(jī)翼結(jié)構(gòu)在較大的載荷下工作，其關(guān)鍵部件九盒段、三盒段結(jié)構(gòu)以及機(jī)翼蒙皮和長(zhǎng)桁的連接結(jié)構(gòu)故障的發(fā)生可能會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)失事，造成人員傷亡和重大的經(jīng)濟(jì)損失。由于裝備的工作環(huán)境和結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，其材料屬性、幾何特征等存在多種不確定性，給可靠性分析工作帶來(lái)嚴(yán)重挑戰(zhàn)，因此進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的不確定性傳遞和量化方法的研究具有重大的意義和工程價(jià)值。本文以機(jī)翼結(jié)構(gòu)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片等結(jié)構(gòu)為研

2、究對(duì)象，考慮其參數(shù)的不確定性，研究不確定性量化及傳遞的高效數(shù)值積分方法。
　　論文的主要研究工作包括：
　　(1)研究不確定性分析的三種數(shù)值積分方法及其應(yīng)用。
　　將數(shù)值積分方法應(yīng)用到數(shù)學(xué)算例中并與MCS方法比較，驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確性和高效性。然后將數(shù)值積分方法結(jié)合有限元分析軟件(NASTRAN、ANSYS)應(yīng)用到航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片結(jié)構(gòu)、機(jī)翼三盒段與九盒段結(jié)構(gòu)中。最后結(jié)合Pearson和Johnson方法兩種概率密度估計(jì)

3、方法估計(jì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)輸出響應(yīng)的概率密度函數(shù)并計(jì)算其可靠度。
　　(2)變量相關(guān)下的不確定性分析方法研究及應(yīng)用。
　　結(jié)合相關(guān)不確定性的幾種轉(zhuǎn)換方法，基于數(shù)值積分方法和概率密度估計(jì)方法，研究輸入變量相關(guān)情況下的不確定性分析。用數(shù)學(xué)算例驗(yàn)證相關(guān)輸入變量時(shí)方法的準(zhǔn)確性，并考慮相關(guān)輸入變量下，計(jì)算航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片結(jié)構(gòu)、機(jī)翼三盒段與九盒段結(jié)構(gòu)的輸出響應(yīng)的概率密度函數(shù)和結(jié)構(gòu)可靠度。
　　(3)模糊隨機(jī)混合變量下結(jié)構(gòu)不確定性分析方

4、法研究及應(yīng)用。
　　結(jié)合模糊變量轉(zhuǎn)化為隨機(jī)變量的信息熵方法，基于數(shù)值積分方法和概率密度估計(jì)方法，研究模糊隨機(jī)混合輸入變量下的不確定性分析。用數(shù)學(xué)算例驗(yàn)證模糊輸入變量時(shí)方法的準(zhǔn)確性，并考慮模糊隨機(jī)混合輸入變量下，計(jì)算航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片結(jié)構(gòu)、機(jī)翼三盒段與九盒段結(jié)構(gòu)的輸出響應(yīng)的概率密度函數(shù)和可靠度。
　　(4)不確定性結(jié)構(gòu)的重要性測(cè)度分析及應(yīng)用。
　　研究基于方差的靈敏度分析和基于概率密度函數(shù)的靈敏度分析，應(yīng)用數(shù)學(xué)算例驗(yàn)證兩

5、種全局靈敏度分析方法的準(zhǔn)確性，將基于FFNI的重要性測(cè)度分析方法應(yīng)用到顯式下機(jī)翼九盒段中，將基于PCE的重要性測(cè)度分析方法應(yīng)用到隱式下的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片中，分別計(jì)算各輸入變量的主重要性測(cè)度。
　　(5)復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)的不確定性分析。
　　考慮FFNI和UDR兩種數(shù)值積分方法對(duì)于高維復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)問(wèn)題計(jì)算量大、不穩(wěn)定的缺陷，以模擬機(jī)翼蒙皮和長(zhǎng)桁的連接結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)為對(duì)象，通過(guò)ABAQUS軟件構(gòu)建其有限元模型，