复杂工程系统多学科不确定性数值计算和优化理论方法及其应用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11432002
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    380.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0813.计算固体力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Considering that more advanced numerical calculation and optimization technology is needed in the analysis and design of modern complex engineering systems, as the development and supplement of deterministic multidisciplinary analysis, the technique of numerical calculation and optimization theory based on multidisciplinary uncertainty is gradually becoming a hotspot and difficulty in the world powers. In view of the great demand to the country, the sophisticated aerospace vehicle structures will be regarded as the main objects of the research in this project. Furthermore, by virtue of the mutual integration of interdisciplinary studies, included by the fields of structure, material, aerodynamics, mathematics, software, experimental technique etc, the multidisciplinary numerical calculation and optimization design technologies, which serve the aircraft structures, will be established and developed. Thus, some issues will be investigated, which included by uncertainty/error quantification and computational analytic techniques involved in the procedure of the computational analysis, optimization design or experimental verification subjected to the aircraft structures; the study on advanced algorithms for dealing with the problems of multidisciplinary uncertainty-based optimization as well as verification and validation techniques with reference to the numerical computational and optimization models; construction of the software platform for the realization of uncertainty numerical calculation and optimization in practical aircraft engineering. Through this project, we are committed to transform the theoretical value of the above uncertainty numerical calculation and optimization design into the economic, social and even military values. The research can be treated as the theory basis and technology foundation for the analysis and design of the complex engineering systems on one hand, and further contribute to the development of the model-oriented numerical analysis and optimization design platform.
现代化复杂工程系统的分析和设计需要更加先进的数值计算和优化技术,作为确定性多学科数值计算和优化的发展和补充,多学科不确定性数值计算和优化理论与技术是目前世界强国都在研究的热点和难点问题。本项目将根据航空航天的国家重大需求,以先进的复杂飞行器结构为研究对象,发展和建立面向飞行器结构的多学科不确定性数值计算和优化的理论与方法,交叉融合结构、材料、气动、数学、软件和实验等学科,进行包括飞行器计算分析、优化设计和实验验证中所涉及的各种不确定性和误差的定量化与计算分析技术、多学科不确定性优化技术、以及数值计算和优化的模型验证与确认技术等研究,构建能用于工程实际的飞行器不确定性数值计算和优化的软件平台。努力将多学科不确定性数值计算和优化设计的理论价值转化为经济价值和社会价值,甚至军事价值,为复杂工程系统的分析和设计提供数值计算和优化理论与技术基础,为飞行器型号研制提供先进的数值计算分析与优化设计平台。

结项摘要

多学科不确定性数值计算和优化理论与技术是目前世界强国都在研究的热点和难点问题。本项目根据航空航天的国家重大需求,以先进的复杂飞行器结构为研究对象,开展了多学科数值计算中的不确定性问题模型和算法研究、多学科数值优化问题的不确定性模型和算法研究、不确定性数值计算和优化模型和算法的验证与确认研究、多学科不确定性数值计算和优化设计软件平台的研制及典型飞行器或部件确定性和不确定性数值计算和优化设计验证研究等研究。在多学科不确定性数值计算研究方面,分别发展了非概率不确定性定量化的灰色数学法,随机不确定性结构分析的多项式展开与配点法,结构响应界限预测的级数展开、顶点组合与逐维配点法,以及多学科系统区间响应边界数值计算的迭代法等理论和方法;在多学科不确定性优化技术方面,本项目分别提出了面向不确定性多学科系统的随机鲁棒性/可靠性优化设计方法,考虑多源不确定性的多学科优化设计方法,以及面向多学科/多目标的非概率鲁棒优化设计方法等理论和方法;在不确定性数值计算和优化模型和算法的验证与确认研究方面,分别提出了面向飞行器结构的非概率贝叶斯模型确认方法,以及考虑可靠性指标与安全系数的结构设计方法对比验证;最后结合实际工程的客观情况,开发了基于不确定优化的高超声速飞行器结构功能一体化设计平台,并将所提分析与优化方法应用至飞行器典型结构,完成了不确定性数值计算和优化设计方法的试验验证。经过本项目研究,项目组针对复杂工程中的不确定性多学科系统已形成了一套相对完整的不确定性数值计算与优化设计理论与方法体系,能够为多学科不确定性数值分析与优化问题提供新的理论与技术,为飞行器的研制提供先进技术基础。

项目成果

期刊论文数量(67)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(30)
A modified stochastic perturbation algorithm for closely-spaced eigenvalues problems based on surrogate model
基于代理模型的近空间特征值问题的改进随机摄动算法
  • DOI:
    10.1007/s00158-017-1660-1
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Structural & Multidisciplinary Optimization
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Qiu Hechen;Qiu Zhiping
  • 通讯作者:
    Qiu Zhiping
Interval analysis for uncertain aerodynamic loads with uncertain-but-bounded parameters
具有不确定但有界参数的不确定气动载荷的区间分析
  • DOI:
    10.1016/j.jfluidstructs.2018.05.009
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Fluids and Structures
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Zhu Jingjing;Qiu Zhiping
  • 通讯作者:
    Qiu Zhiping
Efficient computational method for the non-probabilistic reliability of linear structural systems
线性结构系统非概率可靠性的高效计算方法
  • DOI:
    10.1016/s0894-9166(16)30162-8
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Acta Mechanica Solida Sinica
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Wang Ruixing;Wang Xiaojun;Wang Lei;Chen Xianjia
  • 通讯作者:
    Chen Xianjia
Review:Recent Developments in the Non-Probabilistic Finite Element Analysis
评论:非概率有限元分析的最新进展
  • DOI:
    10.11916/j.issn.1005-9113.17046
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Harbin Institute of Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qiu Zhiping;Zheng Yuning;Wang Lei
  • 通讯作者:
    Wang Lei
A novel methodology of reliability-based multidisciplinary design optimization under hybrid interval and fuzzy uncertainties
混合区间和模糊不确定性下基于可靠性的多学科设计优化新方法
  • DOI:
    10.1016/j.cma.2018.04.003
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Wang Lei;Xiong Chuang;Yang Yaowen
  • 通讯作者:
    Yang Yaowen

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其他文献

结构静力分析的区间摄动有限元法
  • DOI:
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  • 期刊:
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    邱志平
非线性区间迭代法在结构后屈曲分析中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    邱志平
结构振动的鲁棒可靠性
  • DOI:
    10.1038/hdy.2014.80
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王晓军;邱志平
  • 通讯作者:
    邱志平
含不确定参数弹簧质量系统振动反问题的区间分析法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    固体力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王晓军;邱志平
  • 通讯作者:
    邱志平
鲁棒匹配点颤振预测的高效μ方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    力学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    寇文军;邱志平
  • 通讯作者:
    邱志平

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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