This paper proposed an efficient research method for high-dimensional uncertainty quantification of projectile motion in the barrel of a truck-mounted howitzer.Firstly,the dynamic model of projectile motion is establi...This paper proposed an efficient research method for high-dimensional uncertainty quantification of projectile motion in the barrel of a truck-mounted howitzer.Firstly,the dynamic model of projectile motion is established considering the flexible deformation of the barrel and the interaction between the projectile and the barrel.Subsequently,the accuracy of the dynamic model is verified based on the external ballistic projectile attitude test platform.Furthermore,the probability density evolution method(PDEM)is developed to high-dimensional uncertainty quantification of projectile motion.The engineering example highlights the results of the proposed method are consistent with the results obtained by the Monte Carlo Simulation(MCS).Finally,the influence of parameter uncertainty on the projectile disturbance at muzzle under different working conditions is analyzed.The results show that the disturbance of the pitch angular,pitch angular velocity and pitch angular of velocity decreases with the increase of launching angle,and the random parameter ranges of both the projectile and coupling model have similar influence on the disturbance of projectile angular motion at muzzle.展开更多
针对随机激励下振动系统的减振问题,提出了考虑摩擦与非线性阻尼的混联Ⅱ型惯容非线性能量阱(nonlinear energy sink,简称NES),建立了含新型NES主系统的动力学控制方程。首先,采用蒙特卡洛数值方法,研究了非线性刚度对减振性能的影响,...针对随机激励下振动系统的减振问题,提出了考虑摩擦与非线性阻尼的混联Ⅱ型惯容非线性能量阱(nonlinear energy sink,简称NES),建立了含新型NES主系统的动力学控制方程。首先,采用蒙特卡洛数值方法,研究了非线性刚度对减振性能的影响,当非线性刚度比κ_(21)逐渐增大时,主结构和混联Ⅱ型惯容NES的位移概率密度函数出现了双峰变为单峰,以及速度概率密度函数由单峰变为双峰的随机跳跃现象。主结构的位移概率密度函数对非线性刚度κ_(22)的敏感性比κ_(21)更高,κ_(22)最佳取值区间为200~1 000。其次,研究了噪声强度、阻尼比和惯质比对减振性能的影响,当噪声强度小于0.1或惯质比μ在0.1左右时,惯容NES的减振效果较好。虽然线性阻尼比λ_(1)和非线性阻尼比λ_(21)、λ_(22)增大会导致主结构和混联Ⅱ型惯容NES的概率密度函数出现分岔不稳定现象,但增大非线性阻尼比有助于改善惯容NES的减振性能。最后,采用差分进化法对惯容NES的参数进行了优化。本研究可为受随机激励的振动系统减振研究提供技术参考。展开更多
海冰密集度数据是开展全球海洋监测和应对气候变化研究的重要数据源,为了研制出分辨率更高,误差更小的北极海冰密集度融合资料,本文使用了多源海冰密集度资料,以OSTIA(Operational Sea Surface Temperature and Ice Analysis)数据集为...海冰密集度数据是开展全球海洋监测和应对气候变化研究的重要数据源,为了研制出分辨率更高,误差更小的北极海冰密集度融合资料,本文使用了多源海冰密集度资料,以OSTIA(Operational Sea Surface Temperature and Ice Analysis)数据集为融合背景场,采用以下方案开展融合研究。首先,对现有5种海冰资料进行质量控制;其次,以OSI SAF(Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility)资料为基准,采用概率密度匹配法订正各资料的系统误差;然后,利用小波分解将各资料分解为低频信息和高频信息,对低频信息和高频信息分别计算融合权重和卡尔曼滤波处理;最后,利用小波重构将各资料进行融合,生成0.05°分辨率的北极逐日海冰密集度融合资料。通过对比国际上广泛认可的OISST(Optimum Interpolation Sea Surface Temperature)、OSTIA海冰密集度资料,验证结果显示:融合资料与OISST、OSTIA海冰密集度资料在北极的空间分布上高度一致,相关系数均超过0.967。相对于前人的研究,本融合资料与OISST的偏差由–1.170%减少到–0.108%,与OSTIA的偏差由0.276%减少到–0.156%;与OISST和OSTIA的均方根误差分别由9.835%减少为8.010%以及由7.427%减少为5.140%。本融合资料的偏差以及均方根误差都得到了显著的提升,具有较高的质量。展开更多
概率密度演化方法(probability density evolution equation,PDEM)为非线性随机结构的动力响应分析提供了新的途径.通过PDEM获得结构响应概率密度函数(probability density function,PDF)的关键步骤是求解广义概率密度演化方程(generali...概率密度演化方法(probability density evolution equation,PDEM)为非线性随机结构的动力响应分析提供了新的途径.通过PDEM获得结构响应概率密度函数(probability density function,PDF)的关键步骤是求解广义概率密度演化方程(generalized probability density evolution equation,GDEE).对于GDEE的求解通常采用有限差分法,然而,由于GDEE是初始条件间断的变系数一阶双曲偏微分方程,通过有限差分法求解GDEE可能会面临网格敏感性问题、数值色散和数值耗散现象.文章从全局逼近的角度出发,基于Chebyshev拟谱法为GDEE构造了全局插值格式,解决了数值色散、数值耗散以及网格敏感性问题.考虑GDEE的系数在每个时间步长均为常数,推导了GDEE在每一个时间步长内时域上的序列矩阵指数解.由于序列矩阵指数解形式上是解析的,从而很好地克服了数值稳定性问题.两个数值算例表明,通过Chebyshev拟谱法结合时域的序列矩阵指数解求解GDEE得到的结果与精确解以及Monte Carlo模拟的结果非常吻合,且数值耗散和数值色散现象几乎可以忽略.此外,拟谱法具有高效的收敛性且序列矩阵指数解不受CFL (Courant-Friedrichs-Lewy)条件的限制,因此该方法具有良好的数值稳定性和计算效率.展开更多
在装配整体式剪力墙结构中,由于套筒灌浆连接的质量具有一定的随机性,势必影响结构的竖向连接性能和结构抗震性能。根据不同缺陷程度的套筒灌浆拉拔试验,建立了一套等效套筒灌浆缺陷连接承载力模型,并基于某实际工程结构,建立了装配整...在装配整体式剪力墙结构中,由于套筒灌浆连接的质量具有一定的随机性,势必影响结构的竖向连接性能和结构抗震性能。根据不同缺陷程度的套筒灌浆拉拔试验,建立了一套等效套筒灌浆缺陷连接承载力模型,并基于某实际工程结构,建立了装配整体式剪力墙结构有限元模型。通过考虑灌浆缺陷的随机性,赋予连接接头相应缺陷程度的力学连接性能,来反映套筒灌浆中可能存在的缺陷。通过非线性有限元分析并结合概率密度演化方法(probability density evolution method,PDEM)进行了结构随机非线性反应分析和可靠度评估。结果表明:在动力作用下,结构非线性与随机性具有明显的耦合效应;缺陷的随机性会随着时间的推移,逐渐放大对结构响应的影响;在不同的安全域内,结构的整体可靠度将存在较大的差异。展开更多
基金the National Natural Science Foundation of China(Grant No.11472137).
文摘This paper proposed an efficient research method for high-dimensional uncertainty quantification of projectile motion in the barrel of a truck-mounted howitzer.Firstly,the dynamic model of projectile motion is established considering the flexible deformation of the barrel and the interaction between the projectile and the barrel.Subsequently,the accuracy of the dynamic model is verified based on the external ballistic projectile attitude test platform.Furthermore,the probability density evolution method(PDEM)is developed to high-dimensional uncertainty quantification of projectile motion.The engineering example highlights the results of the proposed method are consistent with the results obtained by the Monte Carlo Simulation(MCS).Finally,the influence of parameter uncertainty on the projectile disturbance at muzzle under different working conditions is analyzed.The results show that the disturbance of the pitch angular,pitch angular velocity and pitch angular of velocity decreases with the increase of launching angle,and the random parameter ranges of both the projectile and coupling model have similar influence on the disturbance of projectile angular motion at muzzle.
文摘针对随机激励下振动系统的减振问题,提出了考虑摩擦与非线性阻尼的混联Ⅱ型惯容非线性能量阱(nonlinear energy sink,简称NES),建立了含新型NES主系统的动力学控制方程。首先,采用蒙特卡洛数值方法,研究了非线性刚度对减振性能的影响,当非线性刚度比κ_(21)逐渐增大时,主结构和混联Ⅱ型惯容NES的位移概率密度函数出现了双峰变为单峰,以及速度概率密度函数由单峰变为双峰的随机跳跃现象。主结构的位移概率密度函数对非线性刚度κ_(22)的敏感性比κ_(21)更高,κ_(22)最佳取值区间为200~1 000。其次,研究了噪声强度、阻尼比和惯质比对减振性能的影响,当噪声强度小于0.1或惯质比μ在0.1左右时,惯容NES的减振效果较好。虽然线性阻尼比λ_(1)和非线性阻尼比λ_(21)、λ_(22)增大会导致主结构和混联Ⅱ型惯容NES的概率密度函数出现分岔不稳定现象,但增大非线性阻尼比有助于改善惯容NES的减振性能。最后,采用差分进化法对惯容NES的参数进行了优化。本研究可为受随机激励的振动系统减振研究提供技术参考。
文摘概率密度演化方法(probability density evolution equation,PDEM)为非线性随机结构的动力响应分析提供了新的途径.通过PDEM获得结构响应概率密度函数(probability density function,PDF)的关键步骤是求解广义概率密度演化方程(generalized probability density evolution equation,GDEE).对于GDEE的求解通常采用有限差分法,然而,由于GDEE是初始条件间断的变系数一阶双曲偏微分方程,通过有限差分法求解GDEE可能会面临网格敏感性问题、数值色散和数值耗散现象.文章从全局逼近的角度出发,基于Chebyshev拟谱法为GDEE构造了全局插值格式,解决了数值色散、数值耗散以及网格敏感性问题.考虑GDEE的系数在每个时间步长均为常数,推导了GDEE在每一个时间步长内时域上的序列矩阵指数解.由于序列矩阵指数解形式上是解析的,从而很好地克服了数值稳定性问题.两个数值算例表明,通过Chebyshev拟谱法结合时域的序列矩阵指数解求解GDEE得到的结果与精确解以及Monte Carlo模拟的结果非常吻合,且数值耗散和数值色散现象几乎可以忽略.此外,拟谱法具有高效的收敛性且序列矩阵指数解不受CFL (Courant-Friedrichs-Lewy)条件的限制,因此该方法具有良好的数值稳定性和计算效率.
文摘在装配整体式剪力墙结构中,由于套筒灌浆连接的质量具有一定的随机性,势必影响结构的竖向连接性能和结构抗震性能。根据不同缺陷程度的套筒灌浆拉拔试验,建立了一套等效套筒灌浆缺陷连接承载力模型,并基于某实际工程结构,建立了装配整体式剪力墙结构有限元模型。通过考虑灌浆缺陷的随机性,赋予连接接头相应缺陷程度的力学连接性能,来反映套筒灌浆中可能存在的缺陷。通过非线性有限元分析并结合概率密度演化方法(probability density evolution method,PDEM)进行了结构随机非线性反应分析和可靠度评估。结果表明:在动力作用下,结构非线性与随机性具有明显的耦合效应;缺陷的随机性会随着时间的推移,逐渐放大对结构响应的影响;在不同的安全域内,结构的整体可靠度将存在较大的差异。
