Han, Soong Oh (2011)
Varianzbasierte Sensitivitätsanalyse als Beitrag zur Bewertung der Zuverlässigkeit adaptronischer Struktursysteme.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der varianzbasierten Sensitivitätsanalyse von adaptronischen strukturdynamischen Systemen. Eine Sensitivitätsanalyse verfolgt im Allgemeinen das Ziel, den Einfluss der Systemvariablen auf die betrachtete Ausgangsgröße qualitativ und quantitativ in Form von skalaren Größen zu bewerten. Die varianzbasierten Techniken betrachten dabei explizit die Streuung der Ausgangsgröße. Somit eignen sich diese Verfahren insbesondere im Kontext von Zuverlässigkeits- und Robustheitsuntersuchungen. Ziel dieser Arbeit ist es, eine geeignete Methodik der Implementierung varianzbasierter Sensitivitätsanalysen im Zusammenhang mit der Zuverlässigkeitsbewertung adaptronischer Struktursysteme zu identifizieren. Dabei wird folgende Vorgehensweise gewählt. Anhand eines Ein-Masse-Schwinger-Systems werden grundlegende Untersuchungen der varianzbasierten Sensitivitätsanalyse vorgenommen. Es werden verschiedene Ansätze der Stichprobenerstellung, unterschiedliche Berechnungsmethoden sowie konventionelle als auch neu entwickelte Verfahren der Bewertung statistischer Schätzfehler implementiert und bewertet. Die erzielten Ergebnisse fließen in die folgende Betrachtung eines adaptronischen Kragbalkens ein. Es wird dabei in einem ersten Schritt ein analytisches Strukturmodell zugrunde gelegt und eine vollständige statistische Analyse mit den ermittelten geeigneten Verfahren durchgeführt. Weiterhin wird zur Reduzierung des Rechenaufwands eine Rastersuche und eine Metamodellierung basierend auf neuronalen Netzwerken implementiert. Entsprechend geeignete Einstellungen werden durch den Vergleich mit den Ergebnissen der vollständigen statistischen Analyse bestimmt. Diese Ergebnisse werden zur Analyse eines numerischen Strukturmodells des Balkensystems verwendet. Aufgrund des hohen Rechenaufwandes ist die Durchführung einer vollständigen Monte-Carlo-Simulation zur Berechnung der Sensitivitätsmaße nicht möglich. Es wird gezeigt, dass sich diese Problematik durch die Anwendung der zuvor besprochenen Verfahren der Rastersuche und Metamodellierung lösen lässt. Somit wird in dieser Arbeit eine adäquate Vorgehensweise aufgezeigt, womit die Durchführung varianzbasierter Sensitivitätsanalysen zur Untersuchung von komplexen adaptronischen Struktursystemen ermöglicht wird. Abschließend wird die Anwendung der varianzbasierten Sensitivitätsanalyse im Kontext einer robusten Optimierung besprochen und ein Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten zur Verbesserung der vorgestellten Methodik gegeben.

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