结构可靠性优化设计的证据理论和微分演化方法

采用证据理论作为传统概率的替代方法处理不精确的数据信息,提出了基于证据理论的可靠性优化设计方法.该方法针对给定的失效概率许用值Pf,通过计算证据理论的不确定测度Pl(F),以Pl(F)Pf作为可靠性约束条件的替代模型进行可靠性优化设计.为了降低基于证据理论不确定量化分析的计算成本,引入微分演化优化算法计算区间边界值.以典型桁架结构形状优化问题为例,验证了所提出方法的准确性和有效性.     

基于证据理论和微分演化的结构不确定分析

采用证据理论作为传统概率理论的替代方法来处理不精确的数据.为了降低基于证据理论不确定量化分析的计算成本,提出了基于微分演化的区间优化算法来计算边界值.以典型桁架结构的偶然不确定和认知不确定问题为例验证所提出方法的准确性和有效性.     

基于区间分析的结构非概率可靠性优化设计

将结构体系及其所处复杂环境中的不确定参数描述为区间变量,在区间可靠性分析方法的基础上,发展出一种结构非概率可靠性优化模型,可给出满足一定可靠性要求的优化设计方案.结构非概率可靠性优化过程包含两个层面,外层根据问题特征选用不同的全局寻优能力较强的优化算法,内层根据响应对不确定性量的敏感程度可使用基于Taylor展开的区间分析方法和配点型区间分析方法代替优化过程以评估结构响应的上界和下界.这种优化方式既避免了两层嵌套优化,极大的降低了优化过程的计算量,又可充分利用现有成熟的优化算法,程序的可移植性强.模型中使用改进的两种不同的区间可靠性模型,分别为基于区间能度方法的＂1公式模型＂和基于图表法的＂2公式模型＂,实用性强.文中的两个数值算例表明了本文所提出方法的有效性.     

基于椭球凸模型的结构模糊可靠性分析

结构工程中不仅存在随机不确定性,还存在模糊不确定性.针对结构模糊可靠性问题,提出了一种基于模糊分解定理的超椭球凸模型响应面法,适用于隐式结构功能函数的模糊可靠性求解问题.首先,通过在置信水平[0,1]内遍历隶属度值确定结构可靠度的可能性分布函数,将模糊变量转化成在置信水平[0,1]下的区间变量;其次,建立超椭球凸集模型...     

Interval Fault Tree Analysis of Excavator VariableFrequency Speed Control System

In consideration of the uncertainty of basic events failure rate and lack of probability statistical information in fault tree analysis（ FTA） of excavator variable-frequency speed control system, the interval theory was employed and combined with conventional FTA method. The basic events failure probabilities were described by interval numbers,and the interval operators of logical gates in FTA were deduced based on interval theory. Finally,the reliability assessment of excavator variable-frequency speed control system was done by interval FTA method. The result shows that the interval FTA method is suitable for the complex system with insufficient failure data.     

导管架平台的随机有限元可靠度分析

海洋工程中存在诸多的不确定性因素。从结构材料性能参数到所受到的主要荷载,无不存在随机性。传统的确定性分析方法已不能满足要求。以数理统计和概率论为基础的可靠性设计方法现在成为趋势。由于海洋荷载的复杂性,在导管架可靠性设计时,采用随机有限元和可靠性理论相结合的方法,及蒙特卡罗随机有限元法。采用功率谱密度方法对导管架平台进行波浪载荷作用下的随机动力响应谱分析。在考虑风载荷、波浪荷载以及海流荷载等不确定因素条件下,借助有限元软件ANSYS概率设计模块,用蒙特卡罗随机有限元法对结构可靠度进行综合评估。并分析各种载荷因素对平台可靠度的影响,得到了较满意的结果。     

基于区间分析的岩土结构非概率可靠性分析

根据岩土参数的区间性特点,引入区间分析方法,把岩土力学参数以及由此得到的响应量当作区间变量,建立基于区间分析的岩土结构稳定非概率可靠性分析模型.针对区间四则运算方法当输入变量的个数较多或输入变量的区间较宽时,常常会过宽地估算响应量变化区间,引入改进区间截断法对其进行求解,解决了区间运算结果扩张问题,在此基础上采用优化法解决了非概率可靠性指标的求解.将该方法应用于工程实例,分析结果表明了该方法的可行性.     

海洋结构管节点疲劳失效的模糊定义及可靠性分析

根据模糊集合理论的基本原理，在海洋结构管节点的疲劳可靠性分析中引入疲劳失效的模糊定义，并考虑了模糊不确定性的影响，文中采用管节点疲劳可靠性分析的对数正态格式，并根据模糊集合理论中关于模糊事件概率的定义，对疲劳失效概率进行了计算。     

基于不完全信息的混联系统的可靠度

目的求解两类混联系统的可靠度。方法当仅知系统部件失效分布的部分信息时,利用不精确概率理论对系统建模,分析其可靠性。结果获得了两类混联系统可靠度上下界的表达式。结论所提出的模型及其分析方法是传统方法的推广,它的使用范围广,更切合实际。     

基于维修事件信息的船闸可靠性分析

为挖掘维修信息中隐含的工程系统健康规律,构建并验证了基于维修事件数据的船闸寿命周期可靠性分析模型。以工程系统结构分解为技术支撑,集成船闸运行阶段的维修事件信息,依据复杂系统可靠性理论,用维修间隔时间来界定船闸寿命周期可靠性,定义大修间隔时间、中修间隔时间、故障维修时间和故障次数等作为船闸系统可靠性参数。借鉴制造业产品研制阶段可靠性分析的思路和方法,提出了基于维修事件数据的船闸系统可靠性分析模型,并采用京杭运河苏北段17座船闸的历史维修数据验证了模型的科学性。     

随机模型参数不确定时结构失效概率的区间估计

在缺乏足够数据或信息不完整的情况下，给出失效概率的界限，比给出一确定的单值具有更高的可信度。本文用区间变量描述随机可靠性模型参数的不确定性，提出了考虑随机模型分布参数不确定性时，机械结构失效概率的区间估计方法。实际算例表明：结构的失效概率对随机模型参数的偏差非常敏感。说明在进行可靠性建模时，对模型的可靠性必须给予足够的重视。     

工程随机力学及可靠性理论中的若干问题（上）

简要介绍了国内外工程随机力学及工程可靠性研究动态,以实际工程问题为背景,从若干方面阐明了实际工程中的不确定因素,并结合河海大学所做的工作,介绍了随机有限元法,随机场的离散,工程结构点可靠度,体系可靠度,时变可靠度,非线性材料的随机力学方法以及随机动力问题５个方面的研究现状和工程应用情况。     

基于Mixed Logit模型的土木系统工程可靠性预测

 将土木工程与系统工程相结合,应用Mixed Logit模型研究了土木系统工程的可靠性。通过对问卷调查数据的SPSS统计与信度分析,确定了影响土木系统工程可靠性的关键因素,建立了相应的Mixed Logit模型,并以多元统计分析软件SAS进行模拟,对土木系统工程的3种典型模式DBB、PMC和EPC进行了可靠性预测。结果显示,DBB模式的可靠性指标为83.69%,而PMC、EPC模式的可靠性指标分别为76.03%和71.39%,表明DBB模式具有较高的可靠性。该预测方法及结果可为土木系统工程的应用研究提供理论依据。     

基于泰勒级数法的边坡稳定性分析方法

边坡稳定可靠度分析方法考虑了岩土材料不确定性对边坡稳定的影响,是一种更符合实际情况的分析方法.然而,可靠度分析方法理论较复杂,应用过程中对参数统计、模型计算等方面的要求较高,不利于工程推广.基于此,本文将Duncan提出的一种简化可靠度分析方法-泰勒级数法引入到边坡稳定分析中.泰勒级数法是一种基于安全系数法的可靠度分析方法,通过分析安全系数法中所包含各参数不确定性对安全系数的影响,求得边坡稳定失效概率.首先,分析形成了在边坡稳定分析中应用泰勒级数法的基本步骤.继而,通过举例分析了应用泰勒级数法所需参数的标准差求解方法.最后,利用工程实例说明,泰勒级数法在边坡稳定分析中具有较强的可操作性,为边坡稳定可靠度分析提供了一条新的思路.     

横向联系损伤的既有T梁桥安全性分析

以一座既有钢筋混凝土简支T梁桥为例,分析采用不同横向联系模拟方式时有限元理论挠度与静载试验实测值之间的相符性,并采用直接概率分析法计算结构可靠指标,研究模型拟合程度对桥梁安全评价结果的影响,提出了荷载试验和可靠度理论综合评估方法,采用以实测值标定的理论模型进行结构可靠性分析,保证了基本随机变量统计参数的准确,实现存在横向联系损伤的T梁桥承载能力的正确判断。     

基于区间理论的粘性土降水沉降预测风险评价

工程应用表明,基于概率理论的风险分析模型并不是十分理想的模型,因为它需要有足够的原始数据来描述不确定参数的概率特征.本文基于粘性土降水沉降量计算参数符合区间分析的特点,采用区间理论建立风险评价模型和满足不同需要的两个风险评价指标.通过举例分析,验证了风险评价模型和指标的客观性和可操作性,为岩土工程计算结果的风险评价提供了一种新方法.     

监测与诊断系统中传感器信号可靠性的确认

根据设备监测与诊断系统诊断对象的复杂特点,提出了一种基于发生率的方法对传感器信号可靠性进行确认.通过在线采集一定时间内的数据,在规定的假设空间内,从证据中推导证据.对传感器信号的可靠性确认通过失效和设计检测处理,在事件发生率计算基础上,给出了规定假设空间内传感器信号可靠性的确认概率分配计算方法.     

线性随机不确定系统的满意估计

在随机线性不确定系统中，设计一个满意的状态估计器在工程中有很大的实际意义．首先，根据满意控制思想，针对一类在状态矩阵及噪声矩阵中均含有不确定性的随机系统，设计一种满意估计器，使预测误差系统在模型的参数发生扰动时，依然满足预先给定的设计约束指标，得到了满意估计问题求解的充分条件；然后根据分析给出了满意估计器设计的算法．这个算法表明，线性随机不确定系统的满意估计器的设计是有效可行的。     

基于最大熵理论的润扬悬索桥桥址极值风速预测

基于最大熵可靠度理论,提出了润扬大桥悬索桥的桥址极值风速预测方法,从而为润扬大桥悬索桥的风效应可靠度评估提供实际的荷载概率模型.根据桥址实测短期风速风向数据,计算了反映桥址气候特征的日最大风速风向频度函数,并计算了统计的桥址风速风向联合概率密度函数曲面.在此基础上采用最大熵法建立了桥址的风速风向联合概率模型,并对润扬大桥悬索桥50年和100年重现期内的极值风速进行了预测.分析结果表明,采用联合概率模型能够较好地描述润扬大桥悬索桥桥址的良态气候风场模式,并且桥址预测的极值风速小于设计风速,说明润扬悬索桥抗风设计时考虑了较大的安全度.     

非破损检测结构混凝土推定强度的可靠性分析

现行常用的非破损检测结构混凝土抗压强度技术规程中只给出了结构混凝土推定强度的计算方法,其计算结果的可信程度并不能确定.运用概率论知识,引入置信区间的概念,利用非中心t分布建立数学模型,对规程中推定强度进行概率分析,计算其置信度,以供工程实践参考.