×
霍慧;于天晓;赵健;陈国海;杨迪雄

一种新的不确定性量化方法，用于确定具有几何非线性的随机层合板的变形和可靠性。 （英语） Zbl 07820275号

计算。应用方法。机械。工程师。 420，文章ID 116731，22 p.（2024）.
摘要：用于不确定性量化的随机有限元方法（SFEM）广泛应用于具有内在随机性的结构分析。为了确定具有随机场的复合材料层合板的几何非线性变形，现有的侵入式SFEM具有适用性低、精度不足或效率低等局限性。为此，本文提出了一种新的、高效的非侵入SFEM方法，该方法结合直接概率积分方法来获得具有几何非线性的复合材料层合板随机响应和可靠性的概率密度函数。首先，采用基于三阶剪切变形理论的von Kármán应变-位移关系来模拟层合板的几何非线性。随机场通过Karhunen-Loève展开进行离散。其次，从概率守恒的新角度导出了概率密度积分方程。提出的非侵入SFEM将平衡方程和PDIE解耦，统一计算不确定层合板的响应PDF和可靠性。此外，还提出了判断几何非线性理论适用性的标准，用于进行不确定性量化。最后，将蒙特卡罗模拟结果与文献进行了比较，结果表明该方法具有较高的准确性和效率。对于随机层合板，由于几何非线性，响应统计矩随荷载幅值的线性增加而非线性变化，挠度变异性随随随机场变异性和相关长度的增加而增加，结构可靠度随随机场的变异性和关联长度的增大而降低，叠加角对随机非线性挠度和可靠性有显著影响。

MSC公司：

74千20 盘子
74A40型 随机材料和复合材料

关键词：

叠层复合板;几何非线性;非侵入随机有限元法;直接概率积分法;随机场
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{H.Huo}等人，计算。应用方法。机械。Eng.420，文章ID 116731，22 p.（2024；Zbl 07820275）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Devarajan，B。；Kapania，R.K.，使用等几何分析的带切口的曲线加筋层合复合材料板的热屈曲。作曲。结构。(2020)
[2] Saeed，K。；McIlhagger，A。；Harkin-Jones，E。；Kelly，J。；Archer，E.，使用经典层压板理论预测连续碳纤维增强三维印刷聚合物复合材料的平面内机械性能。作曲。结构。(2021)
[3] Al-Furjan，M.S.H。；费雷杜尼，M。；Sedghiyan，D。；哈比比，M。；Jung，D.w.，碳纳米管碳纤维增强层压圆形/环形板在初始应力下的三维频率响应。作曲。结构。(2021)
[4] 朱，C.D。；杨，J。；Rudd，C.，基于惯性抑制配置的叠层复合板的振动传输和功率流。国际力学杂志。科学。(2021)
[5] Selvaraj，R。；Maneengam，A。；Sathiyamoorthy，M.，《天然纤维增强层压复合材料多芯夹芯板的机械和动态性能表征》。作曲。结构。(2022)
[6] Mohammadi，H.，GPL增强复合材料层合板的等几何热屈曲分析。工程结构。(2022)
[7] 托马尔，S.S。；扎法尔，S。；Talha，M。；高，W。；Hui，D.，《非确定性框架中复合结构的现状：综述》。《薄壁结构》，700-716（2018）
[8] 纳斯卡，S。；Mukhopadhyay，T。；Sriramula，S.，层压复合材料中的概率微机械空间变异性量化。作曲。B部分，291-325（2018）
[9] 罗克，C.M.C。；Grasa，J.，使用RBF-PS无网格方法对叠层复合板进行几何非线性分析。作曲。结构。(2021)
[10] 塔库尔，B.R。；Verma，S。；辛格，B.N。；Maiti，D.K.，使用非多项式剪切变形理论对层合复合材料板进行几何非线性动力分析。国际期刊非线性力学。(2021)
[11] Verma，S。；Thakur，B.R。；辛格，B.N。；Maiti，D.K.，使用多项式和非多项式剪切变形理论对多层复合板进行几何非线性弯曲分析。Aerosp公司。科学。Technol公司。(2021)
[12] 阿迪卡里，B。；Dash，P.，层压复合板的几何非线性自由振动分析：高阶非多项式剪切变形理论的有限元评估。机械。高级主管。结构。，200-211 (2021)
[13] 阿迪卡里，B。；Singh，B.N.，《碳纳米管增强复合材料层合板的几何非线性静态和动态分析：有限元研究》。程序。仪器机械。工程部分C，7074-7090（2021）
[14] 张，S.F。；Wang，H。；张，L。；Chen，X.，平焊复合材料弹性性能及其对结构可靠性影响之间的统计相关性。作曲。结构。，939-945 (2018)
[15] 温，P。；北高野。；Akimoto，S.，使用多相复合材料的许多随机物理参数的基于一阶摄动的随机均匀化方法的一般公式。机械学报。，2133-2147 (2018) ·Zbl 1390.74198号
[16] Karsh，P.K。；Mukhopadhyay，T。；Dey，S.，复合材料层压板第一层失效强度的空间易损性分析，包括分层效应。作曲。结构。，554-567 (2018)
[17] Sahoo，R。；北卡罗来纳州格罗弗。；Singh，B.N.，层压复合材料和夹层板随机静态分析的非多项式之字形理论。AIAA J.，437-447（2019）
[18] 萨贝里，S。；阿卜杜拉希，A。；Friswell，M.I.，使用子集模拟方法进行双稳态复合材料层压板的概率分析。作曲。结构。(2021)
[19] 彭，X。；Guo，Y.L。；邱，C。；Wu，H.P。；李建清。；Chen，G.H。；蒋世芳（Jiang，S.F.）。；Liu，Z.Y.，考虑多种不确定参数的复合材料层合板可靠性优化设计。工程优化。，221-236 (2021) ·Zbl 1523.74097号
[20] 安，H。；Youn，B.D。；Kim，H.S.，分层和材料性能不确定性下基于可靠性的层压复合材料结构设计优化。国际力学杂志。科学。(2021)
[21] 斯温，P.R。；Dash，P。；Singh，B.N.，材料特性不确定性压电层合板的随机非线性弯曲分析。机械。基于设计。结构。机器。，194-216 (2021)
[22] 帕帕佐普洛斯，V。；Giovanis，D.，《随机有限元方法：简介》（2018年），Springer:Springer Berlin·Zbl 1375.74002号
[23] 罗卡斯，M。；加西亚·冈萨雷斯，a。；Larráyoz，X。；Díez，P.，VPS/Pamclash防撞性的非侵入式随机有限元。架构（architecture）。计算。方法工程，1337-1362（2020）
[24] N.V.图安。；Hien，T.D.，弹性模量不确定的功能梯度梁自由振动的基于随机摄动的有限元。机械。作曲。材料。，485-496 (2020)
[25] Kumaraian，M.L。；Rebbagondla，J。；马修，T.V。；Natarajan，S.，使用基于单元的平滑离散剪切间隙方法对具有材料随机性的功能梯度板进行随机振动分析。国际J结构。刺。动态。(2019)
[26] 陈，N.Z。；Soares，C.G.，层压复合板的谱随机有限元分析。计算。应用方法。机械。工程，4830-4839（2008）·Zbl 1194.74378号
[27] Sasikumar，P。；苏雷什，R。；Gupta，S.，使用SFEM分析具有空间变化非高斯不均匀性的CFRP层板。作曲。结构。，308-326 (2014)
[28] Sasikumar，P。；Venketeswaran，A。；苏雷什，R。；Gupta，S.，一种基于数据驱动多项式混沌的CFRP层压复合板随机分析方法。作曲。结构。，212-227 (2015)
[29] 尹，Q。；Druesne，F。；Lardeur，P.，材料和物理性质变化的多层复合板静态分析的特定广义应力方法。作曲。结构。，360-368 (2016)
[30] Rathi，A.K。；Chakraborty，A.，《复合板随机有限元分析的混合尺寸自适应稀疏HDMR的开发》。作曲。结构。(2021)
[31] Chang，T.P.，单壁碳纳米管在磁场作用下的随机有限元非线性振动。国际J结构。刺。动态。(2016) ·Zbl 1359.74126号
[32] 瓦德拉马尼，S。；Arun，C.O.，基于扰动的随机非线性梁单元公式，在区间有限元方法中使用B样条小波。机械学报，4987-001（2021）·Zbl 1479.74131号
[33] Stefanou，G.，《随机有限元法：过去、现在和未来》。计算。应用方法。机械。工程，1031-1051（2009）·Zbl 1229.74140号
[34] Trcala，M.，木材水分传递非线性扩散问题中不确定性的谱随机建模。申请。数学。型号1。，1740-1748 (2015) ·Zbl 1443.76223号
[35] 帕帕佐普洛斯，V。；卡洛格里斯，I。；Giovanis，D.G.，非线性框架结构的谱随机公式。普罗巴伯。工程机械。，90-101 (2019)
[36] Keshtegar，B。；Chakraborty，S.，鲁棒结构可靠性分析的混合自适应共轭一阶可靠性方法。申请。数学。型号。，319-332 (2018) ·Zbl 1480.74247号
[37] 斯温，P.K。；北卡罗来纳州夏尔马。；Maiti，D.K。；Singh，B.N.，材料不确定性层压复合板的气动弹性分析。J.航空公司。工程（2020）
[38] 斯塔夫鲁拉基斯，G。；Giovanis，D.G。；Papadrakakis，M。；Papadopoulos，V.，《解决大规模问题的不确定性量化和可靠性分析的新视角》。计算。应用方法。机械。工程，627-658（2014）·Zbl 1425.65012号
[39] Green，D.K.E.，《用于子集模拟和非线性有限元分析的高效马尔可夫链蒙特卡罗》。计算。应用方法。机械。工程，337-361（2017）·Zbl 1439.65005号
[40] Karsh，P.K。；Mukhopadhyay，T。；Dey，S.，《功能梯度板的随机低速冲击：概率和非概率不确定性量化》。作曲。B部分，461-480（2019）
[41] 夏，L。；邹振杰。；王振华。；邹，L。；Gao，H.，基于代理模型的不确定性量化，对浅水中前进船舶周围粘性流的CFD模拟进行量化。海洋工程（2021）
[42] 冯，N。；张，G.D。；Khandelwal，K.，关于线性和非线性问题中随机有限元的性能评估。计算。结构。(2021)
[43] 查尔顿，T.S。；Rouania，M。；Dawson，R.J.，岩土问题有效随机有限元分析的控制变量方法。ASCE-ASME J.风险。不确定。工程系统。A部分（2018）
[44] 尤尔达库尔，Ö。；O.Tunaboyu。；劳蒂尔，L。；阿夫沙尔。，粘贴CFRP板修复临界剪力钢筋混凝土梁的随机非线性数值模拟。J.组成。施工。(2019)
[45] 吴永新。；周X.H。；高Y.F。；Shu，S.，空间随机土壤中嵌入浅基础的承载力，平均不排水抗剪强度线性增加。计算。岩土工程。(2020)
[46] 拉库尔，M。；马其顿，J。；Abrahamson，N.A.，非线性材料模型的随机有限元方法。计算。岩土工程。(2020)
[47] Ajith，G。；Ghosh，D.，使用FETI-DP解决非线性随机力学问题的新方法。国际期刊数字。方法工程，2290-2308（2022）
[48] Chen，G.H。；Yang，D.X.，静态和动态结构系统随机响应分析的直接概率积分法。计算。应用方法。机械。工程（2019）·Zbl 1442.65004号
[49] Chen，G.H。；Yang，D.X.，基于直接概率积分法的静态和动态结构可靠性统一分析框架。机械。系统。信号。过程。(2021)
[50] Chen，G.H。；Yang博士。；Liu，Y.H。；Guo，H.C.，采用直接概率积分法进行静态和动态结构的系统可靠性分析。计算。应用方法。机械。工程（2022）·Zbl 1507.60029号
[51] 马吉。；Mahato，P.K.，层压复合板剪切变形理论的发展和应用：综述。J.热塑性。作曲。材料。，2576-2619 (2023)
[52] Lore，S。；Sarangan，S。；Singh，B.N.，使用非多项式高阶剪切变形理论对叠层复合板和壳板进行非线性自由振动分析。机械。高级主管。结构。，5608-5623 (2021)
[53] Pagani，A。；Daneshkhah，E。；Xu，X。；Carrera，E.，《各向同性矩形板大挠度和后屈曲分析中几何非线性项的评估》。Int.J.非线性机械。(2020)
[54] Panunzio，A.M。；科特雷奥，R。；Puel，G.，使用局部Karhunen-Loeve展开的大规模随机场生成。高级模型。模拟。工程科学。，20 (2018)
[55] Thakur，B.R。；Verma，S。；辛格，B.N。；Maiti，D.K.，使用非多项式剪切变形理论对折叠叠层复合板进行动力学分析。Aerosp公司。科学。Technol公司。(2020)
[56] 辛格，D.B。；Singh，B.N.，层压和编织复合板静态分析中新非多项式剪切变形理论的评估和准确性。J.航空公司。工程（2017）
[57] Syski，R.，随机微分方程，[第8章]
[58] Chen，J.B。；Wan，Z.Q.，通过综合测量变化和随机变量变化，量化结构基本参数的同时随机和认知不确定性的兼容概率框架。结构。安全。，76-87 (2019)
[59] Tao，T.Z。；赵国忠。；Yu，Y。；黄，B.W。；Zheng，H.，基于直接概率积分法的结构随机响应分析的完全自适应方法。计算。应用方法。机械。工程（2022）·Zbl 1507.65023号
[60] 斯帕诺斯，P.D。；啤酒，M。；Red-Horse，J.，具有修正指数协方差核的随机过程的Karhunen-Loève展开。机械工程杂志。，773-779 (2007)
[61] 费斯，M.G.R。；布罗吉，M。；斯帕诺斯，P.D。；Beer，M.，阐明可微自相关函数的吸引人的特征：对修正指数核的研究。普罗巴伯。工程机械。(2022)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。