基于响应面法ANSYS灵敏度分

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1、基于应面法ANSYS灵敏度分析肖禧成（东南大学机械工程学院,120176）摘　要:基于响应面法的ANSYS灵敏度分析是一种可靠有效的分析方法,本文详细阐述了ANSYS中基于响应面法的灵敏度分析基本原理,为基于ANSYS的结构灵敏度分析提供参考;应用ANSYS对一个流固耦合模型中固体接触面内应力受冷、热水流体温度的影响进行了灵敏度分析,并寻求一组最佳参数值，使当冷、热水入口的速度、温度在一定范围内变化的情况下，使中心块的内应力最小。并通过对计算结果的分析，验证了基于响应面法ANSYS灵敏度分析的高效性和可靠性。关键词:灵敏度分析;响

2、应面法;流固耦合;ANSYSAbstract:Thesensitivityanalysis(SA)basedonresponsesurfacemethodinANSYSisareliableandeffectivemethod,thebasicSAtheorybasedonresponsesurfacemethodinANSYSispresentedindetail,whichcanbeareferenceofstructuralSAusingANSYS.AFluid-solidcouplingmodelisanalyzedbyu

3、singANSYS,andthesensitivityvaluesofintra-stressonthecontractsurfacesofthesolidresponsestodifferentvelocityandtemperatureoftheinletandoutletarecalculated,whichcanbeusedtocomputeafittestparametermakingtheintra-stressminimum.Theanalysisofthecalculatedresultsverifiesthere

4、liabilityandeffectivenessofSAbasedonexperimentaldata.Keywords:sensitivityanalysis(SA);responsesurfacemethods;Fluid-solidcoupling;ANSYS18目录1.响应面法22.ANSYS灵敏度分析的基本原理42.1ANSYS概率设计系统（PDS）42.2　基于Spearman秩相关系数【9】的ANSYS灵敏度分析53.流场腔内固定块的应力场的灵敏度分析53.1ANSYSCFX分析53.2求解壁面应力灵敏度114.结

5、论17参考文献18181.响应面法响应面方法是进行灵敏度分析的一种有效方法，其思想是通过一系列确定性试验拟合一个响应面来模拟真实极限状态曲面．假设与系统随机参量的关系可用式描述，通过随机抽样法得到随机参量的N个样本值，对这个样本值数值计算得到系统响应的一组样本值利用最小二乘法得到该系统函数；用该响应面方程代替有限元模型进行失效模式分析，在结构响应未知的情况下，用响应面函数代替结构的真实响应，将大大节约计算时间【1】．式中为待定系数，共个．采用矩阵法对每个随机变量取三个水平点，按照某种法则得出中心所在点和边中点作为样本值点．图1.1

6、表示三变量样本值点。图1.1变量的样本点值Fig.1.1SwatchofVariable18符合某分布的变量可用前法确定变量水平式中为变量的概率密度函数；为水平点，选取正态分布变量式中为平均值，为标准差，为标准正态分布函数，可查表．对参变量的个样本点值数值模拟，得出个输出点，对数据进行回归分析得【2-4】令对该式进行求解计算，确定式系数的估测值，进而确定系统的函数关系式。近年来，响应面法不仅仅在化学工业，生物学、医学、生物制药、食品学以及生态学领域都得到了广泛应用。同时，在工程学方面也涉及到了响应面法的应用【5】。在工程学方面，响

7、应面法主要用来做结构的优化设计和可靠性分析，而对于计算数控机床精度可靠性尚属首次，对于大型复杂机械系统来说，如何有效地计算其可靠度具有重要的现实意义。灵敏度分析(SensitivityAnalysis)是评价因设计变量或参数的改变而引起结构响应特性变化率的方法。结构灵敏度的研究是一个很特别的领域,它是当前计算力学和结构工程领域的主要研究方向之一。结构灵敏度分析在确认系统的前后关系、优化算法、响应量测的仪器精度、系统性能的可靠性评估以及结构冗余度[5]研究等方面发挥了重要作用。实际上,18在确立结构优化、可靠性评估和参数识别时,结构

8、灵敏度分析是一个主要的先决条件【6】。文【6,7】对各种灵敏度分析方法进行了总结回顾,图1.2为不同类型的灵敏度分析方法【6】。其中,基于响应面法的灵敏度分析方法是一种可靠有效的分析方法,而在结构分析领域广泛应用的大型通用软件ANSYS即提供了此功