船舶不确定性优化设计理论与方法

目前的船舶不确定性优化设计方法还不够成熟，主要表现在缺乏精准的不确定性因素分类方法；随机不确定性分析传递方法耗时严重；认知不确定性建模方法不够准确合理；缺乏随机和认知混合不确定性下的分析传递方法。《船舶不确定性优化设计理论与方法》主要针对这些问题，分别开展不确定性因素分类研究、基于多项式混沌展开法的随机不确定分析传递方法研究、认知不确定性建模研究，以及随机和认知混合不确定性的统一分析传递方法研究。同时，以混合不确定性下的船型不确定性优化设计为例，介绍这些方法的应用和有效性。
本书可供船舶与海洋工程专业的研究生学习，可供相关专业的教师、科研工作者和工程技术人员参考。

“舰船系统工程丛书”序
序
前言
第1章绪论1
1.1不确定性的来源和分类1
1.2不确定性的建模3
1.2.1随机不确定性建模3
1.2.2认知不确定性建模3
1.3不确定性分析9
1.3.1随机不确定性分析9
1.3.2认知不确定性分析13
1.4不确定性优化设计14
1.4.1稳健优化设计15
1.4.2基于可靠性的优化设计16
1.4.3基于可靠性的稳健优化设计17
1.5船舶不确定性优化设计研究现状17
1.6船舶不确定性优化设计存在的问题21
参考文献22
第2章不确定性的分类31
2.1不确定性的种类31
2.2统计推断方法32
2.2.1参数估计32
2.2.2假设检验37
2.3不确定性分类方法39
2.4算例41参考文献45
第3章随机不确定性的分析传递46
3.1多项式混沌展开法47
3.1.1基本原理47
3.1.2多项式混沌展开系数求解49
3.2改进的概率配点法51
3.2.1基本原理及改进51
3.2.2数值算例54
3.3基于多项式混沌展开法的全局灵敏度分析64
3.3.1基本原理及拓展66
3.3.2数值算例68
3.4基于多项式混沌展开法的约束失效概率求解73
3.4.1基本原理及拓展74
3.4.2数值算例77
3.5改进的多项式混沌展开法在船舶算例中的应用81
3.5.1散货船优化设计算例81
3.5.2标准船型KCS型线优化93
参考文献103
第4章认知不确定性的建模106
4.1稀疏变量的建模106
4.1.1稀疏变量的权重确定106
4.1.2稀疏变量的参数确定107
4.1.3算例108
4.2区间变量的建模及传递109
4.2.1证据理论109
4.2.2区间变量的不确定度量110
4.2.3数值算例111参考文献113
第5章混合不确定性的统一分析传递方法114
5.1基于证据理论的混合不确定性统一分析传递方法114
5.1.1混合不确定性下可信度和似真度的计算114
5.1.2混合不确定性下的稳健性和可靠性表达116
5.1.3基于证据理论的混合不确定性统一分析传递方法的计算流程117
5.1.4数值算例118
5.2基于任意多项式混沌展开法的混合不确定性统一分析传递方法122
5.2.1任意多项式混沌展开法123
5.2.2Metropolis-Hasting采样129
5.2.3基于aPC法的混合不确定性统一分析传递方法134
5.2.4数值算例138
5.3船舶不确定性优化设计算例141
5.3.1散货船优化设计算例141
5.3.2KCS型线优化算例146参考文献148
第6章混合不确定性下的船型不确定性优化设计149
6.1KCS计算模型149
6.1.1研究对象149
6.1.2CFD的设置及结果验证150
6.2不确定量的选取155
6.2.1不确定量数据的获取155
6.2.2不确定量的建模157
6.3优化问题描述160
6.3.1优化目标、设计变量、约束条件160
6.3.2优化流程161
6.4优化结果分析162
参考文献167
附录A168
A1待选分布的极大似然估计推导168
A1.1正态分布168
A1.2均匀分布168
A1.3指数分布169
A1.4韦伯分布169
A1.5极值分布171
A1.6对数正态分布172
A2待选分布的统计矩推导172
A2.1正态分布172
A2.2均匀分布173
A2.3指数分布173
A2.4韦伯分布174
A2.5极值分布174
A2.6对数正态分布175
附录B176