高斯过程及其在结构裂纹扩展中的预测研究.doc

摘要：随着机械在人们的生产和生活中的普及，预测机械结构的寿命也越来越有必要。因此学者们围绕着机械结构裂纹损伤预测展开了一系列的研究，它旨在通过对结构当前损伤状态的评定和检测，以及对结构未来负载和运行环境的估计，通过经验数据及相关模型来预测结构的剩余寿命以及未来期间内的健康状态，实现失效预警，从而避免事故发生。文章对如何利用高斯过程模型实现对结构中裂纹扩展的建模进行了研究，研究中使用了高斯过程模型进行预测，利用了MATLAB来对高斯过程的回归分析进行程序设计和数据拟合试验。使用疲劳试验机对工件进行了仿真测试，并且对实验数据及预测结果进行了分析比较。使用高斯过程进行结构裂纹扩展预测的方法具有容易实现，操作简单迅速，最终的预测结果可以做出概率表示等特点。

关键词： 裂纹扩展预测；高斯过程；回归预测；MATLAB

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪  论-1

1.1结构裂纹扩展预测的研究现状-1

1.2结构裂纹扩展预测的应用-2

1.3结构裂纹扩展预测的意义-3

第二章  高斯过程-4

2.1高斯过程定义-4

2.2高斯过程的相关理论-5

2.2.1平稳高斯过程（Stationary Gaussian Process）-5

2.2.2核函数-5

2.3高斯过程的两种常用模型-6

2.3.1 高斯过程回归模型（Gaussian Process Regression, GPR）-6

2.3.2 高斯过程分类（Gaussian Process Classification, GPC）-7

2.4高斯过程的特点-8

2.5高斯过程的应用-8

2.5.1均值函数对数据拟合回归的影响-8

2.5.2协方差函数对数据拟合回归的影响-10

2.5.3数据拟合实例分析-12

第三章  结构裂纹的扩展-13

3.1结构裂纹的产生原因-13

3.2结构裂纹的扩展方式和预防措施-13

第四章  基于高斯过程的结构裂纹扩展预测-15

4.1MATLAB语言概述-15

4.2 疲劳试验介绍-15

4.2.1 疲劳试验机-15

4.2.2 LY12-CZ铝合金试件-17

4.2.3 压电式压力传感器（压电片）简介-18

4.2.4疲劳试验原理-18

4.3疲劳试验过程-19

4.4预测试验与结果分析-20

第五章 总结-23

参考文献-24

致谢-25