考虑结构刚度不确定性的概率颤振分析

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1、2014年4月第40卷第4期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsApril2014V01．40No．4考虑结构刚度不确定性的概率颤振分析唐健吴志刚杨超(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：针对舵面颤振系统中存在的不确定性问题，考虑参数的随机分布，利用蒙特卡罗模拟(MCS，MonteCarloSimulation)和非浸入式随机多项式(NIPC，Non-IntrusivePolyno—mi

2、alsChaos)两种方法进行概率颤振分析，以对结构稳定性和颤振风险进行评估．选取一个存在非线性因素的典型三维舵面作为研究对象，考虑舵机弯曲刚度和扭转刚度两个不确定性变量均满足高斯分布，基于MCS和NIPC两种方法开展不确定性定量分析工作．MCS方法选取大量的样本进行颤振计算，而随机多项式方法利用配点法建立代理模型，以此获得大量的颤振信息，进而得到舵面系统发生颤振的危险速度区域及给定速度下系统发生颤振的概率，并对两种方法的置信水平、计算精度和计算效率进行了比较分析．结果表明，以不确定性量化为基础的概率

3、颤振分析方法能充分利用不确定参数的概率信息对结构系统的颤振风险做出评定．关键词：不确定性；颤振；蒙特卡罗模拟；非浸入式随机多项式方法；配点法；风险中图分类号：V211．47文献标识码：A文章编号：1001—5965(2014)04-0569-06ProbabilisticflutteranalysiswithuncertaintiesinstructuralstiffnessTangJianWuZhigangYangChao(SchoolofAeronauticScienceandEngineerin

4、g，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Aprobabilisticflutteranalysismethodwasproposedtoevaluatethestructuralstabilityandflut-terriskoftherudder，whichwassubjecttouncertaintiesinstructuralparameterswithstochasticdistr

5、ibution．MonteCarlosimulation(MCS)andnon—intrusivepolynomialschaos(NIPC)methodwereused．Atypical3一Drudderwithnonlinearfactors，whosesteeringgearhastwouncertainvariables，thatisbendingrigidityandtorsionalrigidity，bothsatisfyingGaussdistribution，wasselectedto

6、examinethepresentmethod．Alargea。mountofflutterinformationwasobtainedbyfluttercalculationsofmassivesampleswhenusingtheMCSmeth-od，whilewhichwasgottenbysurrogatemodelswithpoint—collocationmethodwhenusingtheNIPCmethod．Afterthat，thedangerousregionsofvelocity

7、andtheprobabilityofflutterundercertainvelocitywereobtained．Thenthecomparisonsoftheconfidencelevel，analyticprecisionandefficiencyofcalculationwereconducted．Theresultssuggestthattheprobabilisticflutteranalysismethodbasedonuncertaintyquantificationiseffect

8、iveintheflutterriskassessmentofstructuresusingtheprobabilityinformationoftheuncertainparameters．Keywords：uncertainty；flutter；MonteCarlosimulation；non—intrusivepolynomialchaosmethod；point—collocationmethod；risk颤振问题已成为现代飞行器设计中必须首要考