復雜機械系統(tǒng)不確定性分析方法及其工程應用

目錄
“博士后文庫”序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景和意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 不確定性分析理論與方法研究現(xiàn)狀 3
1.2.2 敏感性分析理論與方法研究現(xiàn)狀 10
1.2.3 不確定性反問題理論與方法研究現(xiàn)狀 15
1.2.4 不確定性分析軟件平臺開發(fā)研究現(xiàn)狀 17
1.3 關鍵科學問題與技術難點 19
1.4 本書結構與內(nèi)容安排 22
參考文獻 24
第2章 復雜機械系統(tǒng)不確定性量化與傳播分析方法 40
2.1 引言 40
2.2 不確定性凸集度量模型 41
2.3 基于橢球可能度模型的不確定性量化方法 43
2.4 基于橢球可能度模型的不確定性傳播分析方法 47
2.4.1 基于拉格朗日乘子法和EPM結合的不確定性傳播分析 47
2.4.2 基于橢球體積比的不確定性傳播分析 48
2.5 數(shù)值算例 52
2.5.1 算例Ⅰ 52
2.5.2 算例Ⅱ 55
2.5.3 算例Ⅲ 57
2.6 工程應用 58
2.6.1 工程應用1：智能手表電子封裝設計的不確定性分析 59
2.6.2 工程應用2：無人機航拍相機熱固耦合系統(tǒng)的可靠性分析 63
參考文獻 66
第3章 復雜機械系統(tǒng)全局敏感性分析方法 68
3.1 引言 68
3.2 多輸入單輸出系統(tǒng)的全局敏感性分析方法 69
3.2.1 基于方差分解和偏導積分的全局敏感性分析方法 69
3.2.2 基于蒙特卡羅模擬的全局敏感性近似求解 80
3.3 多輸入多輸出系統(tǒng)的全局敏感性分析方法 84
3.3.1 基于和函數(shù)方差與協(xié)方差分解的全局敏感性分析方法 84
3.3.2 基于近似高維模型表示的全局敏感性快速求解 99
3.4 工程應用 104
3.4.1 工程應用1：基于敏感性分析的B柱削層結構優(yōu)化設計 104
3.4.2 工程應用2：基于敏感性分析的乘員約束系統(tǒng)區(qū)間優(yōu)化設計 108
3.4.3 工程應用3：基于敏感性分析的復合材料機械連接頭設計 116
3.4.4 工程應用4：火炮外彈道敏感性分析 118
參考文獻 123
第4章 復雜機械系統(tǒng)不確定性計算反求方法 127
4.1 引言 127
4.2 基于點估計和逆Nataf轉換的不確定性計算反求方法 128
4.2.1 隨機不確定性反問題的數(shù)學描述 128
4.2.2 基于Nataf算法的變量相關性轉換 129
4.2.3 基于點估計的不確定性反問題快速求解方法 129
4.2.4 基于點估計和逆Nataf轉換方法識別系統(tǒng)不確定性參數(shù) 131
4.2.5 基于最大熵原理估計不確定性反求參量的概率密度函數(shù) 133
4.2.6 數(shù)值算例 134
4.3 基于區(qū)間分析的不確定性計算反求方法 134
4.3.1 區(qū)間不確定性反問題的數(shù)學描述 134
4.3.2 反求函數(shù)降維模型 135
4.3.3 基于自適應配置方法的快速反求計算策略 138
4.3.4 確定性反問題求解 140
4.3.5 算法基本流程 141
4.3.6 數(shù)值算例 142
4.4 工程應用 144
4.4.1 工程應用1：基于不確定性反求的車-車碰撞事故重建 144
4.4.2 工程應用2：乘員約束系統(tǒng)模型參數(shù)識別 155
參考文獻 156
第5章 復雜機械系統(tǒng)不確定性分析軟件平臺 159
5.1 引言 159
5.2 不確定性量化軟件平臺UQLab 159
5.2.1 不確定性量化軟件的基本框架 159
5.2.2 基于混沌多項式展開的代理模型 160
5.3 基于蒙特卡羅模擬的敏感性分析與不確定性分析軟件 165
5.3.1 統(tǒng)計預處理模塊 166
5.3.2 模型執(zhí)行模塊和統(tǒng)計后處理模塊 168
5.4 基于高維模型表示的全局敏感性分析平臺 168
5.4.1 高維模型表示構建平臺 170
5.4.2 全局敏感性分析 171
5.5 不確定性分析綜合軟件平臺開發(fā) 172
5.5.1 不確定性分析綜合軟件平臺介紹 172
5.5.2 采樣技術 173
5.5.3 代理模型 174
5.5.4 全局敏感性分析平臺 176
5.5.5 不確定性量化與傳播分析基本流程 178
參考文獻 180
第6章 不確定性條件下人體下肢運動分析與外骨骼機器人系統(tǒng)開發(fā) 181
6.1 引言 181
6.2 考慮個體差異的人體最優(yōu)移動成本研究 182
6.2.1 考慮特征差異的人體步態(tài)分析實驗 182
6.2.2 人體最優(yōu)移動成本與步行指標 185
6.3 基于運動學實驗和生物力學仿真的人體下肢肌肉力分析 190
6.3.1 動作捕捉實驗與人體運動學仿真分析 190
6.3.2 不同運動模式下下肢肌肉的差異性分析 196
6.4 助力外骨骼機器人系統(tǒng)開發(fā)與試驗驗證 214
6.4.1 助力外骨骼機器人結構設計 214
6.4.2 助力外骨骼機器人試驗驗證 216
參考文獻 217
附錄A 多目標優(yōu)化解集表 220
附錄B 偽代碼 222
附錄C 受試者生理信息表 225
編后記 227