复杂机械系统不确定性分析方法及其工程应用

目录
“博士后文库”序言
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1 不确定性分析理论与方法研究现状 3
1.2.2 敏感性分析理论与方法研究现状 10
1.2.3 不确定性反问题理论与方法研究现状 15
1.2.4 不确定性分析软件平台开发研究现状 17
1.3 关键科学问题与技术难点 19
1.4 本书结构与内容安排 22
参考文献 24
第2章 复杂机械系统不确定性量化与传播分析方法 40
2.1 引言 40
2.2 不确定性凸集度量模型 41
2.3 基于椭球可能度模型的不确定性量化方法 43
2.4 基于椭球可能度模型的不确定性传播分析方法 47
2.4.1 基于拉格朗日乘子法和EPM结合的不确定性传播分析 47
2.4.2 基于椭球体积比的不确定性传播分析 48
2.5 数值算例 52
2.5.1 算例Ⅰ 52
2.5.2 算例Ⅱ 55
2.5.3 算例Ⅲ 57
2.6 工程应用 58
2.6.1 工程应用1：智能手表电子封装设计的不确定性分析 59
2.6.2 工程应用2：无人机航拍相机热固耦合系统的可靠性分析 63
参考文献 66
第3章 复杂机械系统全局敏感性分析方法 68
3.1 引言 68
3.2 多输入单输出系统的全局敏感性分析方法 69
3.2.1 基于方差分解和偏导积分的全局敏感性分析方法 69
3.2.2 基于蒙特卡罗模拟的全局敏感性近似求解 80
3.3 多输入多输出系统的全局敏感性分析方法 84
3.3.1 基于和函数方差与协方差分解的全局敏感性分析方法 84
3.3.2 基于近似高维模型表示的全局敏感性快速求解 99
3.4 工程应用 104
3.4.1 工程应用1：基于敏感性分析的B柱削层结构优化设计 104
3.4.2 工程应用2：基于敏感性分析的乘员约束系统区间优化设计 108
3.4.3 工程应用3：基于敏感性分析的复合材料机械连接头设计 116
3.4.4 工程应用4：火炮外弹道敏感性分析 118
参考文献 123
第4章 复杂机械系统不确定性计算反求方法 127
4.1 引言 127
4.2 基于点估计和逆Nataf转换的不确定性计算反求方法 128
4.2.1 随机不确定性反问题的数学描述 128
4.2.2 基于Nataf算法的变量相关性转换 129
4.2.3 基于点估计的不确定性反问题快速求解方法 129
4.2.4 基于点估计和逆Nataf转换方法识别系统不确定性参数 131
4.2.5 基于最大熵原理估计不确定性反求参量的概率密度函数 133
4.2.6 数值算例 134
4.3 基于区间分析的不确定性计算反求方法 134
4.3.1 区间不确定性反问题的数学描述 134
4.3.2 反求函数降维模型 135
4.3.3 基于自适应配置方法的快速反求计算策略 138
4.3.4 确定性反问题求解 140
4.3.5 算法基本流程 141
4.3.6 数值算例 142
4.4 工程应用 144
4.4.1 工程应用1：基于不确定性反求的车-车碰撞事故重建 144
4.4.2 工程应用2：乘员约束系统模型参数识别 155
参考文献 156
第5章 复杂机械系统不确定性分析软件平台 159
5.1 引言 159
5.2 不确定性量化软件平台UQLab 159
5.2.1 不确定性量化软件的基本框架 159
5.2.2 基于混沌多项式展开的代理模型 160
5.3 基于蒙特卡罗模拟的敏感性分析与不确定性分析软件 165
5.3.1 统计预处理模块 166
5.3.2 模型执行模块和统计后处理模块 168
5.4 基于高维模型表示的全局敏感性分析平台 168
5.4.1 高维模型表示构建平台 170
5.4.2 全局敏感性分析 171
5.5 不确定性分析综合软件平台开发 172
5.5.1 不确定性分析综合软件平台介绍 172
5.5.2 采样技术 173
5.5.3 代理模型 174
5.5.4 全局敏感性分析平台 176
5.5.5 不确定性量化与传播分析基本流程 178
参考文献 180
第6章 不确定性条件下人体下肢运动分析与外骨骼机器人系统开发 181
6.1 引言 181
6.2 考虑个体差异的人体最优移动成本研究 182
6.2.1 考虑特征差异的人体步态分析实验 182
6.2.2 人体最优移动成本与步行指标 185
6.3 基于运动学实验和生物力学仿真的人体下肢肌肉力分析 190
6.3.1 动作捕捉实验与人体运动学仿真分析 190
6.3.2 不同运动模式下下肢肌肉的差异性分析 196
6.4 助力外骨骼机器人系统开发与试验验证 214
6.4.1 助力外骨骼机器人结构设计 214
6.4.2 助力外骨骼机器人试验验证 216
参考文献 217
附录A 多目标优化解集表 220
附录B 伪代码 222
附录C 受试者生理信息表 225
编后记 227