应变疲劳可靠性分析的有限元法

将随机有限元与可靠性理论相结合来计算应变疲劳可靠性．随机有限元采用Taylor展式随机有限元法。可靠性理论采用改进的一次二阶矩法．针对复杂的交变载荷，采用运动强化模型反映塑性应变引起的各向异性和包辛格效应．应力应变曲线以骨架曲线形式表示，描述材料塑性性质和记忆特性，屈服应力增量可用来解决包括材料循环硬化或循环软化影响在内的塑性滞后现象．运用随机有限元计算出局部多轴应力应变的随机响应，推导出了局部应变偏导的迭代格式，从而可求出功能函数的偏导数，根据改进的一次二阶矩法计算可靠度系数．     

非线性方程求解的一种新方法

给出一种基于连分式的非线性方程迭代求解新算法。该方法与Mlüler方法相比,无需进行根式计算,在迭代过程中也无需进行符号判别;在计算非线性方程组时与Newton法相比,该方法无需求解偏导数值以及计算逆矩阵;数值例子说明本文方法计算量小,迭代速度较快。     

基于有限元强度折减法的多层边坡非侵入式可靠度分析

非侵入式的可靠度分析方法具有可以充分利用通用商业有限元软件、便于在实际工程中应用的特点,日益受到工程师们的青睐.本文提出了基于有限元强度折减法的边坡非侵入式可靠度分析方法,并研究了该方法在多层土质边坡可靠度分析中的应用.该方法可以考虑土体参数的空间变异性,基于通用有限元软件求解安全系数,借用随机响应面法实现高效的可靠度分析.结果表明,基于有限元强度折减法的非侵入式边坡可靠度分析方法不仅能够有效地考虑土体参数空间变异性对边坡可靠度的影响,而且能够自动搜索到非圆弧形最危险滑面,所提方法为解决考虑空间变异性的多层土质边坡可靠度问题提供了一条有效的分析途径.提出的改进概率配点法能够有效地提高奇数阶随机响应面的计算精度.采用圆弧形滑面可能会明显高估边坡可靠度水平,因此,十分有必要采用无需事先假定滑面形状的有限元法进行边坡稳定性分析.此外,Sobol指标能够有效地反映随机变量的敏感性,为边坡设计方案优化提供参考依据.     

基于响应面法的三维H-B强度准则可靠度的研究

针对采用一次二阶矩法计算复杂、高度非线性功能函数的可靠指标时,求解功能函数对随机变量的偏导数极其困难,并且偏导数形式非常复杂等问题,提出用响应面函数代替原功能函数的方法,使其求导过程方便,并且使偏导数形式转化为随机变量的线性表达式,便于程序化求解。然后以计算三维Hoek-Brown强度准则的可靠度为例,确认响应面法在复杂、高度非线性功能函数可靠度计算中的可行性,并与变量代换法和复合函数求导法则的计算结果进行比较,说明利用响应面法计算的结果具有较高的精度。最后,用响应面法分析强度准则参数分布类型和岩体参数之间的相关性对三维Hoek-Brown准则可靠度的影响规律。研究结果表明:该方法具有较高精度;强度准则参数分布类型对可靠指标的敏感性较弱;岩体参数的负相关系数与可靠指标线性相关,对可靠指标的影响不大。     

基于随机有限元的拱坝坝肩稳定可靠度分析

以有限元和可靠度理论为基础,提出了应用于拱坝坝肩抗滑稳定分析的随机有限元基本思路.通过与可靠度理论相结合,考虑变量的随机特性,建立荷载效应与基本随机变量之间的关系.在随机有限元的基础上进行拱坝坝肩抗滑稳定的可靠度分析,计算出相应的可靠指标.对一实际工程进行计算和分析,验证随机有限元方法在拱坝坝肩抗滑稳定分析中的应用.     

土坡稳定可靠度指标分析

提出了一种适用于均质粘性土坡的定积分解法 ,用实用的优化方法计算土坡稳定的可靠度指标 ,并分析了土坡可靠度的一些规律。所用计算公式直接在基本变量空间求解 ,避免了求偏导数和正交变换工作。由于稳定分析时最危险滑弧事先并不知道 ,因此用优化方法求可靠度指标具有巨大优越性。利用 Excel中的规划求解器求解了安全系数和可靠度指标。     

准整型设计变量的优化方法——浮动随机试验法

本文介绍的适合于准整型设计变量(包括离散变量)优化设计的新方法,是以随机试验法为基础,在n维空间建立逐步缩小的浮动样本空间,在搜索过程中它逐步向最优解逼近。新方法的特点是程序简单,可以较精确地求解10维以下的等式或不等式约束问题,无需提供偏导数。与传统的随机试验法相比计算速度可提高几十倍到几百倍。     

JC法在结构可靠度计算中的改进和应用

运用JC法求解结构可靠指标．综述适用于不同结构可靠度计算的各种改进JC法：改进可靠指标初始值的设定方法求解线性结构,以保证迭代的收敛性并提高收敛速度;将JC法与数值方法相结合,解决非线性隐式功能函数的结构可靠度问题——采用差分法求随机变量的偏导数、用线性逼近法代替解非线性方程的常规代数方法求可靠指标,突破用JC法求解结构可靠指标．必须具有显式功能函数的限制;在结构抗力中引入时间参数t,将JC法的应用范围拓展到时变结构．研究表明：在一般工程结构的可靠度计算问题都能采用不同的JC法改进方法来解决．参10．     

边坡稳定的有限元可靠度分析

在边坡的有限元分析中引入强度折减法求边坡的整体安全系数,在此基础上进行边坡的整体可靠度分析．这种方法不需对定值法的有限元分析程序作任何修改,无论是线性有限元问题还是非线性有限元问题都适用,且无需对各有限单元求单元的可靠指标,能一次性得出边坡的整体可靠指标,方便易用．并讨论了求导方法及可靠度分析方法对可靠指标计算结果的影响,指出了中心点法中功能函数型式选择的重要性,提出了验算点法中考虑参数间相关性时新的迭代方法．     

坝基刚度对重力坝可靠度的影响

对Ｔａｙｌｏｒ展开随机有限元进行了研究,通过平面八结点等参单元中引入变量随机性,导出了应力偏导数矩阵．通过算例进行了重力坝可靠度和坝基刚度对可靠度影响的分析,得出了有益的结论．     

一种随机有限元新方法

本文介绍一种用于结构可靠度分析随机有限元新方法，该法把描述结构系统的随机变量用Ｋａｒｈｕｎｅｎ－Ｌｏｅｖｅ展开式展开，结合Ｎｅｕｍａｎｎ法，计算出结构的响应变量的各阶统计矩，然后根据最大熵原理，拟合出随机响应变量的概率分布，并进一步求出结构在相应状态下的失效概率。该方法与其它方法比较有收敛快、精度高的优点。     

主动约束层阻尼杆结构纵振的多层谱有限元法

针对主动约束层阻尼(ACLD)覆盖的杆结构的纵向振动,采用一种新型的多层谱有限元法(MLSFEM)进行研究．该方法能避开使用谱有限元法(SFEM)须求解带未知参数的高阶特征方程以形成动力形状函数的困难,同时又保留SFEM仅用很少单元却精度高的优点,采用MLSFEM的典型算例表明,该方法比有限元法(FEM)更有效、精确．此外,研究了不同控制策略对悬臂ACLD杆结构频响函数的影响。     

光滑有限单元法及其应用

对光滑有限单元法进行综述,介绍光滑有限单元法、边界光滑有限单元法、节点光滑有限单元法的基本思想、基本算法、方法特点以及在一些领域的应用.归纳得出:光滑有限单元法将应变光滑化措施引入有限单元法,可以降低网格划分要求,适应不规则网格;光滑有限单元法的算法与有限单元法基本相同,在有限单元法程序基础上进行少量修改即可实现;光滑有限单元法计算结果比有限单元法更精确.     

Selective Smoothed Finite Element Method

The paper examines three selective schemes for the smoothed finite element method (SFEM) which was formulated by incorporating a cell-wise strain smoothing operation into the standard compatible finite element method (FEM). These selective SFEM schemes were formulated based on three selective integration FEM schemes with similar properties found between the number of smoothing cells in the SFEM and the number of Gaussian integration points in the FEM. Both scheme 1 and scheme 2 are free of nearly incompressible locking, but scheme 2 is more general and gives better results than scheme 1. In addition, scheme 2 can be applied to anisotropic and nonlinear situations, while scheme 1 can only be applied to isotropic and linear situations. Scheme 3 is free of shear locking. This scheme can be applied to plate and shell problems. Results of the numerical study show that the selective SFEM schemes give more accurate results than the FEM schemes.     

斜拉桥结构静力可靠度分析

将响应面法 (RSM )、有限元法、一次二阶矩法 (FORM)和重要抽样法各自的优点相结合 ,提出一种新的结构可靠度计算方法———混合分析法 ,并将其成功地应用到斜拉桥结构静力可靠度分析中 ,得出一些有益的结论 .并且 ,进行了斜拉桥结构静力可靠度计算的敏感性因素分析 ,指出影响斜拉桥静力可靠度的主要随机因素 .     

基于高斯过程分类与蒙特卡洛模拟的岩土工程结构可靠度分析方法

岩土工程结构可靠度分析中,功能函数一般呈隐式且需借助有限元等数值计算来构建,采用传统蒙特卡洛模拟法求解时常遇到计算耗时大和计算效率低的问题,进而导致该方法在实际工程应用中受到极大限制。将结构可靠度求解问题转化为二元分类问题,把分类性能优异的高斯过程分类模型与蒙特卡洛法相结合,提出了岩土工程结构可靠度分析的高斯过程分类——蒙特卡洛法。根据所建立的隐式功能函数,采用岩土工程结构分析程序构造少量的学习样本,利用学习后的高斯过程分类模型重构极限状态方程,实现随机样本的安全或失效状态的准确识别,进而采用蒙特卡洛抽样模拟获得结构的失效概率与可靠指标。算例研究表明,方法简单易行,与传统蒙特卡洛模拟法相比较,计算效率明显较高,且易于与各种岩土工程结构分析程序或商业计算软件相结合。     

基于随机有限元方法的结构响应灵敏度分析

对反映不确定性因素对结构随机响应影响程度的灵敏性进行了研究,引入了一种新的灵敏度因子概念,提出了基于随机有限元方法的结构随机响应灵敏度计算方法,结构实例分析表明该方法的计算结果是合理的,能反映实际情况,研究结果具有推广应用价值,其结论可供结构随机响应灵敏度分析时参考。     

弹塑性随机有限元分析的初应力法

在弹塑性有限元分析的初应力法基础上,推导了弹塑性随机有限元增量初应力法的计算迭代格式,编制了弹塑性随机有限元程序,并通过算例验证了方法及程序的正确性.     

主动约束层阻尼梁结构复杂耦合振动的多层谱有限元法

针对全主动约束层阻尼(ACLD)覆盖的梁结构复杂耦合振动特性,采用一种新型的多层谱有限元法(MLSFEM)进行研究．该方法的特点是可避开采用谱有限元法时须求解带未知参数的高阶特征方程的困难,同时又保持谱有限元法使用很少单元却高精确度的优点．对典型算例使用该法的计算结果与采用谱传递矩阵法(STMM)获得的相应精确结果作了比较,证实了MLSFEM用于ACLD梁结构的有效性与精确性．还分别采用位移负反馈和速度负反馈两种控制策略,研究控制增益与ACLD梁结构动力特性之间的关系．结果表明,两种反馈控制策略对ACLD梁结构动力特性有着显著不同的影响．