在實(shí)際工程問題中,作用在結(jié)構(gòu)上的動(dòng)態(tài)載荷往往是系統(tǒng)故障診斷、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析以及疲勞壽命估計(jì)的重要依據(jù),因此動(dòng)態(tài)載荷的獲取在諸多工程問題中是有十分重要的實(shí)際意義。然而,由于一些技術(shù)層面的原因或者是考慮到測量成本的關(guān)系,我們很難直接獲取到作用在結(jié)構(gòu)上的動(dòng)態(tài)載荷,如高大鐵塔受到的風(fēng)載荷、行駛的車輛受到的路面激勵(lì)等。因此,在建立結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,利用結(jié)構(gòu)的響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)載荷的反演識別也成為了一種間接手段。動(dòng)態(tài)載荷識別往往是在系統(tǒng)確定的前提下,然而在實(shí)際問題中,由于各種因素的影響,致使工程結(jié)構(gòu)存在著一定程度的不確定性。如果依然依靠先驗(yàn)信息在系統(tǒng)確定基礎(chǔ)上開展載荷反求,往往無法衡量不確定性結(jié)構(gòu)對載荷識別的影響。同時(shí),在不確定結(jié)構(gòu)上識別的動(dòng)態(tài)載荷并不是某一個(gè)具體的特定值,而是系統(tǒng)以各個(gè)不確定參數(shù)和時(shí)間為自變量的函數(shù)形式,同時(shí)各個(gè)不確定變量之間還存在著一定程度的相關(guān)性,還要考慮不同程度的相關(guān)性對載荷識別的影響,這就使得不確定結(jié)構(gòu)上動(dòng)態(tài)載荷的反演識別遠(yuǎn)比確定結(jié)構(gòu)上動(dòng)態(tài)載荷的反演識別復(fù)雜得多。為了解決上面描述的問題,本文以確定性結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)載荷反演識別技術(shù)為基礎(chǔ),針對不確定變量之間的相關(guān)性問題,分別基于一階線性近似展開法、功能度量法,探討了當(dāng)結(jié)構(gòu)中存在著不確定因素時(shí)動(dòng)態(tài)載荷的反求方法。本文主要的研究工作如下所示:(1)當(dāng)不確定水平較低時(shí),研究了基于一階泰勒展開進(jìn)行不確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)載荷識別。在時(shí)域內(nèi)將動(dòng)態(tài)載荷表示為關(guān)于時(shí)間和不確定參量的函數(shù),并采用橢球凸模型來處理各個(gè)不確定變量之間的相關(guān)性,繼而在確定結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的卷積分關(guān)系式的基礎(chǔ)上,建立不確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)載荷識別的正問題模型。在離散化的卷積分的基礎(chǔ)上,基于一階泰勒展開的線性近似方法將不確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)載荷識別問題轉(zhuǎn)化為兩類確定性反問題,即所有不確定參量中點(diǎn)處的動(dòng)態(tài)載荷識別和動(dòng)態(tài)載荷關(guān)于各個(gè)不確定參量的梯度的識別,從而利用正則化方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)載荷識別。(2)當(dāng)不確定水平較高時(shí),研究了基于功能度量法進(jìn)行不確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)載荷識別。首先是對不確定參數(shù)所在的高維橢球空間進(jìn)行線性變換,轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)單位超球空間,其次利用拉格朗日乘數(shù)法構(gòu)造在單位超球面上系統(tǒng)動(dòng)態(tài)載荷的極限狀態(tài)方程,經(jīng)過推導(dǎo)可知,動(dòng)態(tài)載荷的極值點(diǎn)和原點(diǎn)的矢量方向與過極值點(diǎn)的載荷梯度方向共線,最后利用此條件在單位球上進(jìn)行高效精確地迭代計(jì)算,來求解動(dòng)態(tài)載荷的上下界。因?yàn)樵谟?jì)算過程中不考慮對動(dòng)態(tài)載荷函數(shù)作線性近似,因此可以在一定程度上提高載荷識別的精度。此外,針對不確定變量之間不同程度的相關(guān)性對載荷識別結(jié)果的影響,分別取值了不同的相關(guān)系數(shù),比較了基于功能度量法以及蒙卡方法在不確定結(jié)構(gòu)上動(dòng)態(tài)載荷反演識別的結(jié)果。(3)基于功能度量法,進(jìn)行了復(fù)合材料板上沖擊載荷的反演識別實(shí)驗(yàn)。首先進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn),得到復(fù)合材料板的模態(tài)參數(shù),利用模態(tài)參數(shù)信息對有限元模型進(jìn)行建立與修正;其次由力錘施加激勵(lì),通過傳感器采集激勵(lì)及加速度響應(yīng)的信息,而載荷作用點(diǎn)到響應(yīng)測點(diǎn)的Green函數(shù)則由修正過的有限元模型施加脈沖載荷獲得;最后利用已知信息,結(jié)合不確定結(jié)構(gòu)載荷識別方法,進(jìn)行復(fù)合材料板的沖擊載荷識別實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB33
【部分圖文】：

基于橢球凸集的結(jié)構(gòu)不確定性動(dòng)態(tài)載荷識別Ｆ（ａ）的形式如下逡逑Ｆ⑷－１（／一邋ＧＧＶ『（邋｛ｔｒ［ｌ－ＧＧ＃］ｆ邋（／＂［／－ＧＧ＃］）２＋邐表示矩陣的跡，即矩陣的對角元素之和。定義逡逑Ｄ邋＝邋ＧＴＧ邋＋邋ａＩＥ邋＝邋Ｉ－邋Ｇ｛ＧｔＧ邋＋邋ａｉｙ＇邋ＧＴ邋＝邋Ｉ－邋ＧＤ－＇Ｇｒ進(jìn)一步推導(dǎo)為逡逑ＩＭｆ逡逑「（《）邋＝』邐邐｛ＨＥ）ｆ逡逑的函數(shù)Ｆ（ａ）的極小值點(diǎn)，就是所求出的最佳正則化參數(shù)，。逡逑

駕駛室是駕駛?cè)藛T與乘員在高速行駛過程中停留的場所，在駕駛過程中，安全逡逑性與舒適性都是直接影響駕乘人員駕駛體驗(yàn)的重要因素，所以要考慮汽車行駛時(shí)逡逑因路面激勵(lì)對駕駛室的沖擊。如下圖２．４所示的汽車駕駛室模型＠１，為了方便問逡逑題描述，同時(shí)選擇駕駛室的材料屬性作為不確定參數(shù)存在的地方，選取梁的橫截逡逑面積為Ａ、鋼材的彈性模量Ｅ和密度ｐ作為不確定參數(shù)，考慮在兩兩之間的相關(guān)逡逑系數(shù)發(fā)生變化時(shí)，所建立的橢球參數(shù)不確定域在空間里發(fā)生的變化。逡逑圖２．４駕駛室簡化模型逡逑通過不確定參數(shù)在各個(gè)坐標(biāo)軸上的有界區(qū)間以及兩兩之間的相關(guān)系數(shù)，就可逡逑以構(gòu)建出該駕駛室在三維空間中的不確定域。為了分析方便，選取三個(gè)不確定參逡逑數(shù)的中點(diǎn)值為基準(zhǔn)并且將三者無量綱化，則此時(shí)三個(gè)不確定參數(shù)的區(qū)間分別為逡逑Ｊ邋＝邋［－０．０８，０．０８］、￡：邋＝［－０．０８，０．０８］、ｐ＝［－０．０８，０．０８］，假設(shè)三者之間的相關(guān)系數(shù)相等即逡逑。圖（１）邋￣邋（４）給出了在不同相關(guān)系數(shù)下由三個(gè)不確定參數(shù)形成逡逑的橢球不確定域的體積變化。逡逑１９逡逑

邐基于橢球凸集的結(jié)構(gòu)不確定性動(dòng)態(tài)載荷識別邐逡逑如圖可以看出：當(dāng)相關(guān)系數(shù)為０時(shí)，參數(shù)之間沒有相關(guān)性，橢球不確定域?yàn)殄义弦磺蝮w；隨著相關(guān)系數(shù)絕對值的增大，橢球逐漸朝一條立方體的對角線收縮，成逡逑為一個(gè)狹長的斜橢球。逡逑０邋０８邋Ｎ邋０．０８

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉浩;劉杰;姜潮;許燦;;基于凸模型和偽概率分布的不確定性結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);2015年06期

2 劉杰;許燦;李凡;劉光昭;王先一;;基于λ-PDF和一次二階矩的不確定性反求方法[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年20期

3 孫興盛;劉杰;丁飛;王先一;;基于矩陣攝動(dòng)的隨機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)載荷識別技術(shù)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年13期

4 王東衡;石秀東;;金屬簧片阻尼隔振器性能分析[J];振動(dòng)與沖擊;2011年05期

5 唐樟春;呂震宙;呂媛波;;隨機(jī)變量概率信息不充分時(shí)的可靠性新模型[J];工程力學(xué);2011年04期

6 楊杰;趙德有;;結(jié)構(gòu)可靠性指標(biāo)計(jì)算的旋轉(zhuǎn)梯度算法[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

7 王曉軍;楊海峰;邱志平;張紅;;基于Green函數(shù)的動(dòng)態(tài)載荷區(qū)間識別方法研究[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

8 宋振;鄭世杰;;復(fù)合材料板殼任意位置處載荷識別[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2010年10期

9 郭惠昕;劉德順;胡冠昱;梁亮;;證據(jù)理論和區(qū)間分析相結(jié)合的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2008年12期

10 李輝;丁樺;;一種基于比例反饋控制原理的動(dòng)載荷時(shí)域反演方法[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2008年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 畢仁貴;考慮相關(guān)性的不確定凸集模型與非概率可靠性分析方法[D];湖南大學(xué);2015年

2 劉杰;動(dòng)態(tài)載荷識別的計(jì)算反求技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2011年

3 郭杏林;結(jié)構(gòu)隨機(jī)載荷識別的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 劉浩;基于聚類橢球模型的結(jié)構(gòu)不確定性傳播與計(jì)算反求研究[D];湖南大學(xué);2017年

2 孫興盛;隨機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)載荷識別技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2014年

3 路國營;基于非概率凸模型的可靠性分析及應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2012年

本文編號：2834647