结构有限元模型不确定性修正的贝叶斯方法及其实验研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fjfhmtv
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,面向结构健康监测的有限元模型修正方法得到了广泛关注,然而现有的大多数模型修正方法均局限于确定性领域,未考虑材料特性、数值离散和测试噪声等多源不确定性因素的影响,导致理论研究成果的适用范围受到限制,实用性大大降低。本文对基于贝叶斯推理的结构有限元模型不确定性修正方法进行了研究,主要研究工作如下:1.针对标准MH(Metropolis-Hastings)抽样算法在结构参数维度较高时存在Markov链不易收敛、样本拒绝率高等问题,提出了一种启发式随机抽样算法。基于似然函数公式和最大似然原理,确定天牛须搜索算法的目标函数,当候选样本被拒绝后,利用更新天牛质心位置的方法产生新的候选样本。利用天牛左、右须的比较机制和Metropolis收敛准则来保证采样质量。所提算法和标准MH抽样算法的数值算例结果表明所提算法获得的Markov链收敛性能较好,后验样本接受率提高。2.针对基于频响函数(FRF)的贝叶斯模型修正中频率点选择困难以及似然函数计算成本高等问题,提出了一种基于FRF特征量的贝叶斯模型修正方法。引入奇异值分解和小波变换技术,依据相应准则保留有效奇异值或小波总能量作为FRF矩阵特征量。采用本文所提抽样算法获取平稳的Markov链,进而估计待修正参数的后验概率分布。算例结果表明所提修正方法获得的Markov链整体性能较好,各参数的相对误差基本保持在1%以内,具有较好的噪声鲁棒性。3.针对单链贝叶斯方法中MCMC算法采样效率低且过度依赖建议分布的问题,提出了一种基于信息融合的贝叶斯模型修正方法。将建议分布的方差形象化为传感器的精度指标,引入多源传感器信息融合算法,融合多源Markov链精确逼近后验概率分布。引入延迟拒绝和自适应策略,自主调整建议分布方差并提高样本接受率,采用异常链检测准则剔除异常Markov链。同时,通过Kriging模型提高计算效率。算例结果表明所提方法得到的后验样本质量较好,修正精度较高。本文以贝叶斯理论为研究基础,以交叉学科为研究切入点,针对贝叶斯方法中存在的随机抽样算法采样效率不佳、似然函数推导复杂以及单链方法过度依赖建议分布等问题,分别从智能优化算法、FRF特征量以及信息融合技术等进行系统研究,提出了贝叶斯模型修正新方法,为解决不确定性模型修正问题提供了新思路。
其他文献
目的:分析结缔组织相关间质性肺病合并肺动脉高压(CTD-ILD-PH)的临床特征,以提高对该类患者的认识。方法:收集2018年1月至2021年8月就诊于兰州大学第一医院的结缔组织相关间质性肺病患者180例。根据超声心动图测量的肺动脉收缩压(PASP)值评估是否并发肺动脉高压,分为肺动脉高压组(PH组)和无肺动脉高压组(non-PH组)。比较两组一般资料、临床表现、血清学检查、影像检查方面资料,分析
学位
背景:胰腺癌(Pancreatic cancer,PC)是世界上常见的消化系肿瘤,死亡率高、转移早、易复发、预后差,早期缺乏特异性症状和有效的诊断标记物,大多数人就诊时已经处于肿瘤晚期,失去手术时机,即使有手术机会,但仍面临转移复发等风险,且绝大多数患者对化疗和放疗呈现高度耐药性,放化疗效果不显著,5年生存率不到8%,因此也被称为预后最差的消化系恶性肿瘤。有研究人员预测,预计到2030年,PC将成
学位
自核能的发现及应用已经过去了一个世纪,核工业中产生的放射性废物如何安全有效的处理仍旧是重要的问题。铀、钍均是核工业中核心的原料,也是放射性废液主要组分之一,随着“双碳”目标的题出,核能快速发展,对这些原料的需求日益增多。因此将其进行有效的富集、分离,一方面满足核能可持续发展的需求,实现铀、钍资源的回收再利用,另一方面可缩减废液体积,降低此类废物对环境的威胁。本论文以生物大分子材料羧甲基纤维素为基质
学位
铁路运输行业的高速发展对安全运输保障提出了更高的要求。当前我国铁路应急管理体系以“一案三制”理念为中心思想,即在铁路管理体制、运行机制和应急法制的多重保障下,以铁路应急处置预案为基础,结合突发事故现场状况和相关救援经验制定应急处置决策实施救援。在处置决策制定过程中,决策者的救援经验直接影响到处置决策的合理程度,同时救援经验与历史突发事故的应急处置决策紧密相关。因此利用历史相似事故的救援决策辅助决策
学位
神经元是神经系统中最基本的独立结构与功能单位,通过丰富而又复杂的放电活动承担着如接受刺激、传递信息等非线性功能。现实中,神经元的异常放电会导致如阿兹海默症、痴呆、癫痫等一系列相关的疾病产生,因而研究神经元的非线性放电活动有着一定的理论与实践价值。此外,神经元不可避免的会受到周期性扰动等外界因素的影响,造成系统的多个参数同时发生改变,而准确且贴合实际的神经元模型是进一步研究神经元系统放电活动和同步控
学位
动车组作为轨道交通装备,是典型的复杂工业系统,设计复杂。国内现有动车组研制采用传统系统工程(Traditional Systems Engineering,TSE),增加了动车组的研发成本,不利于动车组部分子系统模型的继承和重用,不利于动车组研制经验、知识和生命周期的维护和管理。为有效避免采用TSE研制动车组制动系统时的弊端,提高动车组制动系统的设计质量和研发效率,降低动车组制动系统设计、运用和维
学位
背景与目的:冠状动脉de novo病变是指一系列未经冠状动脉介入治疗的原发病变,是冠状动脉粥样硬化性心脏病最常见的类型。目前,冠状动脉内支架植入术已经成为治疗冠状动脉de novo病变最主要的方式,主要包括裸金属支架(BMS)、药物洗脱支架(DES)和生物可吸收支架。然而,支架植入术后会出现支架内血栓、支架内再狭窄、支架断裂等一系列问题。因此,心脏介入治疗最理想的方式是实现介入治疗后无异物植入,从
学位
轻量化设计作为机械制造业的长远目标,对受力复杂的涵道无人机螺旋桨而言,轻量化设计在提升运行效率、增加飞行时长以及增加附加载荷方面具有重要意义。涵道与螺旋桨曲面形状复杂,传统加工方式如模压成型法、数控加工法工序复杂,且轻量化程度低。考虑到增材制造加工方式的优势,可对无人机涵道及螺旋桨进行轻量化设计,并对其进行动力学性能分析及增材制造仿真研究。论文主要内容如下:首先,通过对涵道无人机目前续航时间低、机
学位
目的:探讨中性粒细胞绝对值与淋巴细胞绝对值的比值与射血分数保留的心力衰竭(HFp EF)心脏结构、功能的相关性。方法:选取2015年至2019年期间,因心力衰竭临床症状、体征就诊于兰州大学第一医院老年病科一病区确诊的HFp EF患者,共计501例,采用纳入及排除标准,最终纳入HFp EF组(n=225例),同时纳入同期健康对照组(n=171例)。基于患者临床资料,包括血常规、生化全项、甲功、N末端
学位
目的:这项荟萃分析旨在评估他汀类药物对颈动脉疾病合并不同基础疾病颈动脉内膜中层厚度(CIMT)的影响。方法:利用Pub Med、EMBASE、Cochrane数据库、中国知网、万方、维普数据库进行系统检索,通过Q统计分析研究的异质性,计算对照组和治疗组之间的共同平均差异来评估治疗效果的显著性。小于0.05的双侧α误差被认为具有统计学意义。结果:1、按随访时间进行亚组分析:(1)在随访0.5年时,他
学位