復雜結構系統(tǒng)的不確定性量化和傳遞方法研究及應用.pdf

1、工程實際中，機翼結構、航空發(fā)動機等航空裝備具有非常復雜的機械結構系統(tǒng)。如機翼結構在較大的載荷下工作，其關鍵部件九盒段、三盒段結構以及機翼蒙皮和長桁的連接結構故障的發(fā)生可能會導致飛機失事，造成人員傷亡和重大的經濟損失。由于裝備的工作環(huán)境和結構日益復雜，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嚴重挑戰(zhàn)，因此進行復雜結構系統(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值。本文以機翼結構、航空發(fā)動機渦輪葉片等結構為研

2、究對象，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)值積分方法及其應用。
　　將數(shù)值積分方法應用到數(shù)學算例中并與MCS方法比較，驗證該方法的準確性和高效性。然后將數(shù)值積分方法結合有限元分析軟件(NASTRAN、ANSYS)應用到航空發(fā)動機渦輪葉片結構、機翼三盒段與九盒段結構中。最后結合Pearson和Johnson方法兩種概率密度估計

3、方法估計復雜結構系統(tǒng)輸出響應的概率密度函數(shù)并計算其可靠度。
　　(2)變量相關下的不確定性分析方法研究及應用。
　　結合相關不確定性的幾種轉換方法，基于數(shù)值積分方法和概率密度估計方法，研究輸入變量相關情況下的不確定性分析。用數(shù)學算例驗證相關輸入變量時方法的準確性，并考慮相關輸入變量下，計算航空發(fā)動機渦輪葉片結構、機翼三盒段與九盒段結構的輸出響應的概率密度函數(shù)和結構可靠度。
　　(3)模糊隨機混合變量下結構不確定性分析方

4、法研究及應用。
　　結合模糊變量轉化為隨機變量的信息熵方法，基于數(shù)值積分方法和概率密度估計方法，研究模糊隨機混合輸入變量下的不確定性分析。用數(shù)學算例驗證模糊輸入變量時方法的準確性，并考慮模糊隨機混合輸入變量下，計算航空發(fā)動機渦輪葉片結構、機翼三盒段與九盒段結構的輸出響應的概率密度函數(shù)和可靠度。
　　(4)不確定性結構的重要性測度分析及應用。
　　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，應用數(shù)學算例驗證兩

5、種全局靈敏度分析方法的準確性，將基于FFNI的重要性測度分析方法應用到顯式下機翼九盒段中，將基于PCE的重要性測度分析方法應用到隱式下的航空發(fā)動機渦輪葉片中，分別計算各輸入變量的主重要性測度。
　　(5)復合材料螺栓連接結構的不確定性分析。
　　考慮FFNI和UDR兩種數(shù)值積分方法對于高維復雜結構系統(tǒng)問題計算量大、不穩(wěn)定的缺陷，以模擬機翼蒙皮和長桁的連接結構的復合材料螺栓連接結構為對象，通過ABAQUS軟件構建其有限元模型，