近年来,复合材料层合板结构被广泛地应用于航空航天、军工、建筑工程等领域。但是,由于其几何尺寸的不准确性、材料参数的分散性、载荷环境的波动性等不确定性因素的影响,可能会对复合材料层合板结构的可靠性和安全性,以及系统的输出响...近年来,复合材料层合板结构被广泛地应用于航空航天、军工、建筑工程等领域。但是,由于其几何尺寸的不准确性、材料参数的分散性、载荷环境的波动性等不确定性因素的影响,可能会对复合材料层合板结构的可靠性和安全性,以及系统的输出响应产生重大影响。由于复合材料层合板的层间黏结不良、外部应力集中等因素,当复合材料层合板结构的能量释放速率达到层间断裂韧性时,就会发生分层。因此对复合材料层合板结构的分层可靠性进行分析具有重要的意义。目前,对于复合材料层合板结构的可靠性分析主要是采用一阶可靠性方法(first order reliability method,FORM)、二阶可靠性方法(second order reliability method,SORM)和重要性抽样方法(importance sampling,IS)等传统可靠性分析方法,并将其和蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation,MCS)对比。但是,当复合材料结构不确定性维度高且复杂时,这些方法不仅计算效率太低,而且不能保证其计算精度。相比于传统的可靠性分析方法,可以利用基于自适应Kriging模型集成策略和主动学习函数结合蒙特卡罗模拟(adaptive Kriging-based Monte Carlo simulation,AK-MCS)的方法,对复合材料层合板结构进行可靠性分析。而直接概率积分方法(direct probability integral method,DPIM)具有更高的计算效率和精度,特别是对于高维度和复杂的可靠性分析问题。所以,本文采用AK-MCS方法和DPIM对模式Ⅰ、模式Ⅱ和混合Ⅰ/Ⅱ模式下的复合材料层合板结构分层的可靠度进行了研究。结果表明:DPIM和AK-MCS与传统可靠性分析方法相比具有更高的计算精度和计算效率,但是DPIM以其高效的计算效率脱颖而出,尽管其精度略低于AK-MCS,但在处理随机变量更多、非线性程度更高的混合Ⅰ/Ⅱ模式下的层合板结构分层的可靠性时展现出明显优势。综合考虑精度与时效性的平衡,DPIM能够准确地评估复合材料结构的可靠度,保障其在航天航空装备等领域的安全运行。展开更多
为分析弹协调动态随机过程中不确定性输入参数对协调到位精度的影响,基于直接概率积分法(Direct Probability Integer Method,DPIM)研究弹协调过程的动态不确定性传播。建立弹协调机构的刚柔耦合动力学模型,推导弹协调过程的概率密度积...为分析弹协调动态随机过程中不确定性输入参数对协调到位精度的影响,基于直接概率积分法(Direct Probability Integer Method,DPIM)研究弹协调过程的动态不确定性传播。建立弹协调机构的刚柔耦合动力学模型,推导弹协调过程的概率密度积分方程,并采用Karhunen-Loeve(K-L)展开方法实现动态随机驱动载荷的降维,进而基于DPIM量化动态不确定性条件下弹协调臂到位角度的不确定性。与试验对比的结果表明:弹协调到位仿真输出与试验测试结果基本吻合,验证了模型的准确性;与Monte Carlo(MC)结果对比,基于DPIM方法得到的概率密度函数与MC相比误差较小,验证了新方法的有效性;动态随机载荷和不确定性参数影响下的协调到位结果表明:K-L方法有效实现了协调过程动态随机载荷的降维,协调到位误差随协调角度变大而变大。计算结果可为弹药自动装填系统可靠性设计提供有力支撑。展开更多
文摘近年来,复合材料层合板结构被广泛地应用于航空航天、军工、建筑工程等领域。但是,由于其几何尺寸的不准确性、材料参数的分散性、载荷环境的波动性等不确定性因素的影响,可能会对复合材料层合板结构的可靠性和安全性,以及系统的输出响应产生重大影响。由于复合材料层合板的层间黏结不良、外部应力集中等因素,当复合材料层合板结构的能量释放速率达到层间断裂韧性时,就会发生分层。因此对复合材料层合板结构的分层可靠性进行分析具有重要的意义。目前,对于复合材料层合板结构的可靠性分析主要是采用一阶可靠性方法(first order reliability method,FORM)、二阶可靠性方法(second order reliability method,SORM)和重要性抽样方法(importance sampling,IS)等传统可靠性分析方法,并将其和蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation,MCS)对比。但是,当复合材料结构不确定性维度高且复杂时,这些方法不仅计算效率太低,而且不能保证其计算精度。相比于传统的可靠性分析方法,可以利用基于自适应Kriging模型集成策略和主动学习函数结合蒙特卡罗模拟(adaptive Kriging-based Monte Carlo simulation,AK-MCS)的方法,对复合材料层合板结构进行可靠性分析。而直接概率积分方法(direct probability integral method,DPIM)具有更高的计算效率和精度,特别是对于高维度和复杂的可靠性分析问题。所以,本文采用AK-MCS方法和DPIM对模式Ⅰ、模式Ⅱ和混合Ⅰ/Ⅱ模式下的复合材料层合板结构分层的可靠度进行了研究。结果表明:DPIM和AK-MCS与传统可靠性分析方法相比具有更高的计算精度和计算效率,但是DPIM以其高效的计算效率脱颖而出,尽管其精度略低于AK-MCS,但在处理随机变量更多、非线性程度更高的混合Ⅰ/Ⅱ模式下的层合板结构分层的可靠性时展现出明显优势。综合考虑精度与时效性的平衡,DPIM能够准确地评估复合材料结构的可靠度,保障其在航天航空装备等领域的安全运行。
文摘为分析弹协调动态随机过程中不确定性输入参数对协调到位精度的影响,基于直接概率积分法(Direct Probability Integer Method,DPIM)研究弹协调过程的动态不确定性传播。建立弹协调机构的刚柔耦合动力学模型,推导弹协调过程的概率密度积分方程,并采用Karhunen-Loeve(K-L)展开方法实现动态随机驱动载荷的降维,进而基于DPIM量化动态不确定性条件下弹协调臂到位角度的不确定性。与试验对比的结果表明:弹协调到位仿真输出与试验测试结果基本吻合,验证了模型的准确性;与Monte Carlo(MC)结果对比,基于DPIM方法得到的概率密度函数与MC相比误差较小,验证了新方法的有效性;动态随机载荷和不确定性参数影响下的协调到位结果表明:K-L方法有效实现了协调过程动态随机载荷的降维,协调到位误差随协调角度变大而变大。计算结果可为弹药自动装填系统可靠性设计提供有力支撑。
