在實際工程問題中,作用在結構上的動態(tài)載荷往往是系統(tǒng)故障診斷、結構設計與優(yōu)化、結構強度分析以及疲勞壽命估計的重要依據,因此動態(tài)載荷的獲取在諸多工程問題中是有十分重要的實際意義。然而,由于一些技術層面的原因或者是考慮到測量成本的關系,我們很難直接獲取到作用在結構上的動態(tài)載荷,如高大鐵塔受到的風載荷、行駛的車輛受到的路面激勵等。因此,在建立結構動力學模型的基礎上,利用結構的響應數(shù)據進行動態(tài)載荷的反演識別也成為了一種間接手段。動態(tài)載荷識別往往是在系統(tǒng)確定的前提下,然而在實際問題中,由于各種因素的影響,致使工程結構存在著一定程度的不確定性。如果依然依靠先驗信息在系統(tǒng)確定基礎上開展載荷反求,往往無法衡量不確定性結構對載荷識別的影響。同時,在不確定結構上識別的動態(tài)載荷并不是某一個具體的特定值,而是系統(tǒng)以各個不確定參數(shù)和時間為自變量的函數(shù)形式,同時各個不確定變量之間還存在著一定程度的相關性,還要考慮不同程度的相關性對載荷識別的影響,這就使得不確定結構上動態(tài)載荷的反演識別遠比確定結構上動態(tài)載荷的反演識別復雜得多。為了解決上面描述的問題,本文以確定性結構動態(tài)載荷反演識別技術為基礎,針對不確定變量之間的相關性問題,分別基于一階線性近似展開法、功能度量法,探討了當結構中存在著不確定因素時動態(tài)載荷的反求方法。本文主要的研究工作如下所示:(1)當不確定水平較低時,研究了基于一階泰勒展開進行不確定結構的動態(tài)載荷識別。在時域內將動態(tài)載荷表示為關于時間和不確定參量的函數(shù),并采用橢球凸模型來處理各個不確定變量之間的相關性,繼而在確定結構動力響應的卷積分關系式的基礎上,建立不確定結構的動態(tài)載荷識別的正問題模型。在離散化的卷積分的基礎上,基于一階泰勒展開的線性近似方法將不確定結構的動態(tài)載荷識別問題轉化為兩類確定性反問題,即所有不確定參量中點處的動態(tài)載荷識別和動態(tài)載荷關于各個不確定參量的梯度的識別,從而利用正則化方法進行動態(tài)載荷識別。(2)當不確定水平較高時,研究了基于功能度量法進行不確定結構的動態(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行線性變換,轉換到標準單位超球空間,其次利用拉格朗日乘數(shù)法構造在單位超球面上系統(tǒng)動態(tài)載荷的極限狀態(tài)方程,經過推導可知,動態(tài)載荷的極值點和原點的矢量方向與過極值點的載荷梯度方向共線,最后利用此條件在單位球上進行高效精確地迭代計算,來求解動態(tài)載荷的上下界。因為在計算過程中不考慮對動態(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性對載荷識別結果的影響,分別取值了不同的相關系數(shù),比較了基于功能度量法以及蒙卡方法在不確定結構上動態(tài)載荷反演識別的結果。(3)基于功能度量法,進行了復合材料板上沖擊載荷的反演識別實驗。首先進行模態(tài)實驗,得到復合材料板的模態(tài)參數(shù),利用模態(tài)參數(shù)信息對有限元模型進行建立與修正;其次由力錘施加激勵,通過傳感器采集激勵及加速度響應的信息,而載荷作用點到響應測點的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,結合不確定結構載荷識別方法,進行復合材料板的沖擊載荷識別實驗與驗證。
【學位單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB33
【部分圖文】：

基于橢球凸集的結構不確定性動態(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進一步推導為逡逑ＩＭｆ逡逑「（《）邋＝』邐邐｛ＨＥ）ｆ逡逑的函數(shù)Ｆ（ａ）的極小值點，就是所求出的最佳正則化參數(shù)，。逡逑

駕駛室是駕駛人員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的重要因素，所以要考慮汽車行駛時逡逑因路面激勵對駕駛室的沖擊。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逡逑系數(shù)發(fā)生變化時，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)在各個坐標軸上的有界區(qū)間以及兩兩之間的相關系數(shù)，就可逡逑以構建出該駕駛室在三維空間中的不確定域。為了分析方便，選取三個不確定參逡逑數(shù)的中點值為基準并且將三者無量綱化，則此時三個不確定參數(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］，假設三者之間的相關系數(shù)相等即逡逑。圖（１）邋￣邋（４）給出了在不同相關系數(shù)下由三個不確定參數(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構不確定性動態(tài)載荷識別邐逡逑如圖可以看出：當相關系數(shù)為０時，參數(shù)之間沒有相關性，橢球不確定域為逡逑一球體；隨著相關系數(shù)絕對值的增大，橢球逐漸朝一條立方體的對角線收縮，成逡逑為一個狹長的斜橢球。逡逑０邋０８邋Ｎ邋０．０８

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關博士學位論文 前3條

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本文編號：2834647