復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)不確定性分析方法及其工程應(yīng)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(tái)開發(fā)研究現(xiàn)狀 17
1.3 關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)難點(diǎn) 19
1.4 本書結(jié)構(gòu)與內(nèi)容安排 22
參考文獻(xiàn) 24
第2章 復(fù)雜機(jī)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(jié)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(yīng)用 58
2.6.1 工程應(yīng)用1：智能手表電子封裝設(shè)計(jì)的不確定性分析 59
2.6.2 工程應(yīng)用2：無人機(jī)航拍相機(jī)熱固耦合系統(tǒng)的可靠性分析 63
參考文獻(xiàn) 66
第3章 復(fù)雜機(jī)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(dǎo)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(yīng)用 104
3.4.1 工程應(yīng)用1：基于敏感性分析的B柱削層結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 104
3.4.2 工程應(yīng)用2：基于敏感性分析的乘員約束系統(tǒng)區(qū)間優(yōu)化設(shè)計(jì) 108
3.4.3 工程應(yīng)用3：基于敏感性分析的復(fù)合材料機(jī)械連接頭設(shè)計(jì) 116
3.4.4 工程應(yīng)用4：火炮外彈道敏感性分析 118
參考文獻(xiàn) 123
第4章 復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)不確定性計(jì)算反求方法 127
4.1 引言 127
4.2 基于點(diǎn)估計(jì)和逆Nataf轉(zhuǎn)換的不確定性計(jì)算反求方法 128
4.2.1 隨機(jī)不確定性反問題的數(shù)學(xué)描述 128
4.2.2 基于Nataf算法的變量相關(guān)性轉(zhuǎn)換 129
4.2.3 基于點(diǎn)估計(jì)的不確定性反問題快速求解方法 129
4.2.4 基于點(diǎn)估計(jì)和逆Nataf轉(zhuǎn)換方法識(shí)別系統(tǒng)不確定性參數(shù) 131
4.2.5 基于最大熵原理估計(jì)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(jì)算反求方法 134
4.3.1 區(qū)間不確定性反問題的數(shù)學(xué)描述 134
4.3.2 反求函數(shù)降維模型 135
4.3.3 基于自適應(yīng)配置方法的快速反求計(jì)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(yīng)用 144
4.4.1 工程應(yīng)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(yīng)用2：乘員約束系統(tǒng)模型參數(shù)識(shí)別 155
參考文獻(xiàn) 156
第5章 復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)不確定性分析軟件平臺(tái) 159
5.1 引言 159
5.2 不確定性量化軟件平臺(tái)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(xiàng)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(jì)預(yù)處理模塊 166
5.3.2 模型執(zhí)行模塊和統(tǒng)計(jì)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(tái) 168
5.4.1 高維模型表示構(gòu)建平臺(tái) 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(tái)開發(fā) 172
5.5.1 不確定性分析綜合軟件平臺(tái)介紹 172
5.5.2 采樣技術(shù) 173
5.5.3 代理模型 174
5.5.4 全局敏感性分析平臺(tái) 176
5.5.5 不確定性量化與傳播分析基本流程 178
參考文獻(xiàn) 180
第6章 不確定性條件下人體下肢運(yùn)動(dòng)分析與外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā) 181
6.1 引言 181
6.2 考慮個(gè)體差異的人體最優(yōu)移動(dòng)成本研究 182
6.2.1 考慮特征差異的人體步態(tài)分析實(shí)驗(yàn) 182
6.2.2 人體最優(yōu)移動(dòng)成本與步行指標(biāo) 185
6.3 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)和生物力學(xué)仿真的人體下肢肌肉力分析 190
6.3.1 動(dòng)作捕捉實(shí)驗(yàn)與人體運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析 190
6.3.2 不同運(yùn)動(dòng)模式下下肢肌肉的差異性分析 196
6.4 助力外骨骼機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)與試驗(yàn)驗(yàn)證 214
6.4.1 助力外骨骼機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 214
6.4.2 助力外骨骼機(jī)器人試驗(yàn)驗(yàn)證 216
參考文獻(xiàn) 217
附錄A 多目標(biāo)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