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介绍了傅里叶幅值灵敏度检验扩展法(EFAST)的基本理论,应用ANSYS-APDL建立了某型艇动力装置管路系统的参数化模型,利用MATLAB软件编制了应用傅里叶幅值灵敏度检验扩展法计算该模型的灵敏度程序,灵敏度分析计算结果表明,对本管路系统而言,管路壁厚,弹性吊架的刚度、集中质量的大小及位置、弹性支撑位置对管路系统的冲击响应影响较大。该研究方法及结论为管路系统抗冲击优化设计提供了依据。
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Vo
l.
29
No.4 2010
振动与冲击
JOURNAL
OF
VIBRATION
AND
SHOCK
第
29
卷第
4
期
军"'"固
l
科研简报
t
EFAST
法在管路系统冲击晌应中的应用研究
100073 ;
汪宏伟汪玉
2
赵建华
1
,
3
(1.海军工程大学船舶与动力学院,武汉
430033;
2.
海军装备研究院舰船所,北京
3.
海军装备研究院博士后工作站,北京
100073 )
摘
要:介绍了傅里叶幅值灵敏度检验扩展法(
EFAST)
的基本理论,应用
ANSYS
-
APDL
建立了某型艇动力装置
管路系统的参数化模型,利用
MATLAB
软件编制了应用傅里叶幅值灵敏度检验扩展法计算该模型的灵敏度程序,灵敏度
分析计算结果表明,对本管路系统而言,管路壁厚,弹性吊架的刚度、集中质量的大小及位置、弹性支撑位置对管路系统的
冲击响应影响较大。该研究方法及结论为管路系统抗冲击优化设计提供了依据。
关键词:傅里叶幅值灵敏度检验扩展法;灵敏度分析;冲击响应;管路系统
中图分类号
TK42
1.
3
文献标识码
A
力的角度出发,本文将重点讨论一种定量的全局灵敏
度分析方法及其在管路冲击响应中的应用问题。
傅里叶幅值灵敏度检验扩展法
傅里叶幅值灵敏度检验法(
extended fourier ampli-
tude sensitivity test method)
,简称
EFAST
是一种基于方
差分析的定量全局灵敏度分析方法。该方法的优点是
一阶灵敏度及全局灵敏度可以通过一次采样求得(当
然是求一个变量的一阶灵敏度及全局灵敏度)
,其基本
理论如下:
设:
y =
f(
X [ , x
2
,
…
,
xk)
,
d=(xlo
三
x
j
三
1;
i = 1,
2
,…
,
k)
为
X
的输入因素的
k
维空间域,定义
x
j
二
G
j
(sinwjs)
,通过变换函数
G
j
(i
= 1, 2
,…,
k)
将
y
=
f(x[
,
句,…
,
x
k
)
转换为
y=f(s)
,
则
f(s)
=f[G[
•
(sinw[s)
,G
2
(sinw
2
s)
,… , G
k
(
sinwks
汀,式中
s
ε(
-
1T,
τ)
为尺度变量,
Iwjf
为积分角频率序列,合理选择
W
j
和
GJW
j
和
G
j
的选择见下文
)
,则
y
的期望值可用下式
估计:
1
川=丰
j
尹
(s)
ds
显然
,
f(
s)
是周期为
2
节的函数,将其展开为傅里叶级
数的形式得:
)
''且
/,,、、
(2)
如
)=2+Z
吼叫
ρ)+ZMn(ρ)
(α
。,
α1
,
b[
,
…为傅里叶系数)
Var(
Y)
=
丰
f!
( s ) ds -
[E
(
Y)
J 2 =
(~or
+
~主
(aJ
+
b
J)
一
(~)r
二
÷主(矿+
bJ)
则
,
E(
Y)二号,且:
据文献
[1-5
],管路系统的抗冲击性能直接影响
到舰艇的战斗力、生命力
O
但是,由于管路系统本身空
间分布的复杂性、与其他设备或结构连接形式的多样
性以及冲击环境的不确定性等原因,要准确评估管路
系统的抗冲击性能变得较为困难。而灵敏度分析
(sensitivity
analysis)
是一种研究系统模型各种输入因
素变化时如何定性或定量影响模型输出的方法。文献
[4J
表明,应用该方法可以为提高舰艇管路系统的抗冲
击能力提供参考。
灵敏度分析
(SA)
广泛应用于各种领域,包括混沌
控制理论、风险评估以及一系列与模型可靠性有关的
如模型优化、模型参数修正、模型确认、模型校核等研
究中。
[6
-
8]
灵敏度分析包括局部灵敏度分析(
local
sensitivity
analysis)
和全局灵敏度分析(
global sensiti
v
句
analysis)
。局部灵敏度分析检验单个参数的变化对模
型结果的影响程度,其它参数只取其中心值。全局灵
敏度分析检验多个参数的变化对模型结果产生的总的
影响,并分析每一个参数及参数之间的相互作用对模
型结果的影响。全局灵敏度分析与局部灵敏度分析的
区别在于:①每一个参数在一个有限大甚至无限的范
围内变化;②由某个参数变化引起的模型结果的变化
是全局的,即模型结果的变化是在所有参数变化的共
同作用下产生的。全局灵敏度分析又可分为定性全局
灵敏度分析和定量全局灵敏度分析。定性全局灵敏度
分析只是定性地分析模型各参数的不确定性对模型结
果影响的相对大小,其目的是以较低的计算代价获取
模型各个输入参数灵敏度大小的排序
O
定量全局灵敏
度分析则定量地给出各参数的不确定性对模型输出结
果不确定性的贡献率。
[9
,
10]
从提高管路系统抗冲击能
收摘日期
2009
-01
-13
修改稿收到日期
:2009
- 04 -
29
第一作者
n
宏伟男,博士生,
1976
年
9
月生
资源评论
weixin_38707153
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