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基于随机子结构的复合材料不确定性参数识别方法研究

聂文伟  
【摘要】:由于编织工艺的复杂性和生产过程的差异性,导致复合材料具有诸多不确定性。为得到准确的复合材料结构动力学模型,需要全面考虑复合材料结构参数的非均匀性和随机性。因此,研究复合材料不确定性参数识别方法,已经成为现代工程科学的内在要求。本文针对复合材料不确定性参数识别方法,主要开展了三方面的研究工作:首先,针对复合材料不确定性弹性参数场描述方法开展研究。基于K-L级数对复合材料弹性参数场进行展开,提出一种基于混沌多项式展开的随机场描述方法,并研究了复合材料弹性参数相关性对动特性的影响。所提出的方法可用于复合材料空间分布不确定性与非均匀性共存问题的动力学分析。然后,针对复合材料结构特性开展基于子结构理论的动力学正问题研究,为复合材料不确定性参数识别迭代过程的高效计算提供方法依据。针对复合材料单胞,提出一种重复子结构模型,验证了子结构方法在简化建模、提高计算效率方面的优越性;针对不确定性复合材料,提出一种随机子结构模型,提高了复合材料不确定性动特性分析的计算效率。最后,为了解决复合材料不确定性参数识别困难的问题,提出了基于响应面的不确定性参数识别方法。针对复合材料不确定性参数概率分布特性,分别开展基于随机响应面和区间正交展开的不确定性参数识别,避免了复杂随机灵敏度矩阵的求解;通过分步修正,更容易实现复合材料不确定性参数的识别。


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