發(fā)布時間：2020-06-23 01:09

【摘要】：目前,絕大部分復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計仍然采用安全系數(shù)法等簡化的規(guī)則和策略。設(shè)計通�；�于工程評價和經(jīng)驗(yàn)而過于保守,無法直接考慮大部分輸入?yún)��?shù)的隨機(jī)特性。隨著現(xiàn)代工程產(chǎn)品對關(guān)鍵和復(fù)雜設(shè)計需求的增加,越來越需要能夠?qū)�廣泛存在于計算模型、載荷、幾何、材料性能、加工過程以及使用環(huán)境中的不確定性進(jìn)行精確評估的計算方法。眾所周知,不確定性評估及設(shè)計優(yōu)化是結(jié)構(gòu)設(shè)計中最為關(guān)心的兩個方面。因而,一方面,本文將考慮采用可以同時處理連續(xù)及離散變量的子集模擬優(yōu)化方法解決桁架結(jié)構(gòu)混合尺寸和形狀設(shè)計優(yōu)化問題,并通過15桿平面桁架、18桿平面桁架、一個39桿空間桁架和一個無人飛行器的桁架式起落架四個算例展示其搜索性能。另一方面,本文將關(guān)注在結(jié)構(gòu)設(shè)計中能夠?qū)⒏怕逝c優(yōu)化整合到一個設(shè)計框架內(nèi)的可靠性設(shè)計優(yōu)化問題,采用整合廣義子集模擬方法的后處理近似方法近似概率約束條件,從而將原始兩層問題轉(zhuǎn)化為單層確定性優(yōu)化問題求解,并由三個標(biāo)準(zhǔn)算例驗(yàn)證該方法的特性�；�于上述各類方法,本文將關(guān)注不確定性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化在可重復(fù)使用運(yùn)載器概念設(shè)計階段非燒蝕熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用。采用廣義子集模擬方法以及空間分割蒙特卡洛全局靈敏度分析方法進(jìn)行熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計不確定性分析。該不確定性分析過程主要包括不確定性及失效模式定義、失效概率評估、基于方差的一階全局靈敏度計算以及基于靈敏度指標(biāo)的模型簡化過程等。首先,通過一種熱防護(hù)系統(tǒng)材料(疊層)選取方案和基于序列二次規(guī)劃優(yōu)化方法的熱防護(hù)系統(tǒng)尺寸設(shè)計給出一系列名義值。這些名義值包括許用溫度極限和熱防護(hù)系統(tǒng)(疊層)材料厚度,它們均為其中一些不確定性輸入變量的分布參數(shù)。其次,在構(gòu)造失效模式時采用多輸入-多輸出支持向量機(jī)模型近似熱響應(yīng),從而大大降低計算量。再次,通過兩個應(yīng)用算例(一個升力體模型以及一個航天飛機(jī)模型)展示該不確定性分析方法的性能及操作過程。然后,也將兩個算例不確定性分析計算結(jié)果中失效概率較大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了可靠性設(shè)計優(yōu)化。最后,采用子集模擬優(yōu)化方法求解同時考慮熱防護(hù)系統(tǒng)材料選取和熱防護(hù)系統(tǒng)尺寸設(shè)計的優(yōu)化問題。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V414.19;V445.1
【圖文】：

同時，他們也指出：線性近似方法在處理很多問題時會出題。Engelund 和 Rackwitz[13]選用一系列評估判據(jù)，通過可靠度分析最廣泛的的重要抽樣方法，并嚴(yán)格根據(jù)算例結(jié)果給出這些方法的優(yōu) Pradlwarter[14]構(gòu)建了堤壩模型、杜芬激振器模型以及五層剪切梁模型可靠度問題。它們涵蓋了實(shí)際工程應(yīng)用中倍受重視的且材料屬性及載非線性系統(tǒng)。通過比較現(xiàn)有各類可靠性分析方法處理這些問題的 Pradlwarter 總結(jié)了各類方法處理高維可靠性問題的優(yōu)勢與劣勢，為要依據(jù)，同時也給未來可靠性工程領(lǐng)域的新方法及新技術(shù)的提出和發(fā)ller 和 Pradlwarter[14]還指出：各類方法目前仍然無法兼顧高效性和適用法更重視計算效率而較為忽視方法本身的普遍適用性。因此，他們建更強(qiáng)的新方法的研究。新方法不僅具有高效率，同時又能像處理線性對各種需研究區(qū)域的搜索和探究。分析方法的體系逐步在這些研究工作的基礎(chǔ)上構(gòu)建起來。該體系涵蓋1.1 所示。下面將重點(diǎn)介紹三類方法。

護(hù)系統(tǒng)不確定性分析方法通常在一定程度上局限性較大，它動加熱預(yù)測和熱防護(hù)系統(tǒng)尺寸評估中各元素指定不確定性中，研究者們[161-163]進(jìn)行了一些較為嚴(yán)格的不確定性評估的無法處理更為常見也亟待解決的非線性、多變量分析問題析的傳統(tǒng)方法主要包括兩種，一種為最壞情形堆疊法（Sta根值法（Root-Sum-Square, RSS）[164,165]（見圖 1.2）。最壞的基礎(chǔ)上進(jìn)行所需厚度裕度的計算，它往往過于保守。平方性計算獲得的總厚度裕度與名義工程環(huán)境的材料響應(yīng)模型的平方和根植作為所需的厚度裕度，而最終熱防護(hù)系統(tǒng)厚度安全系數(shù)，該方法往往只適用于一些線性誤差較小的問題關(guān)于安全系數(shù)如何選取的統(tǒng)一規(guī)范以及附加厚度對過熱失效的是：如果不能正確評估潛在的各類不確定性分量，上述兩著空天技術(shù)不斷發(fā)展和任務(wù)要求日益提高，采用足夠大的籠統(tǒng)地考慮在內(nèi)而不進(jìn)行精確分析的設(shè)計思路已越來越無

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 魏鑫;孫冰;鄭力銘;張杰;;超燃沖壓發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道表面熱結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[J];航空動力學(xué)報;2008年11期

2 解維華;張博明;杜善義;;重復(fù)使用飛行器金屬熱防護(hù)系統(tǒng)的有限元分析與設(shè)計[J];航空學(xué)報;2006年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 閆長海;金屬熱防護(hù)系統(tǒng)隔熱材料的隔熱機(jī)理及隔熱效率研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

2 馬忠輝;可重復(fù)使用運(yùn)載器熱防護(hù)系統(tǒng)性能分析研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 尹凱軍;防熱瓦式熱防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

2 趙玲;典型蓋板防熱結(jié)構(gòu)性能分析與優(yōu)化設(shè)計[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

3 趙潔;機(jī)械可靠性分析的響應(yīng)面法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

4 蘇大亮;高超聲速飛行器熱結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

5 李凰立;再入彈頭的氣動加熱及熱響應(yīng)分析[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

本文編號：2726544