结构可靠性指标计算的旋转梯度算法

结构可靠性指标计算是结构可靠度理论重要内容之一.在极限状态曲面非线性程度较高时,一次二阶矩算法经常不能收敛.为此提出了一种求解结构可靠性指标的旋转梯度算法.该算法以HL-RF算法为基础,迭代方向由迭代点处的负梯度方向与上一步迭代方向的线性组合确定.数值算例结果表明,该算法迭代格式简单,具有较强的适应性,即使极限状态曲面...     

支持向量机和粒子群优化的可靠度算法

针对非线性隐式极限状态方程的可靠度指标计算,将支持向量机和粒子群优化算法相结合,提出了一种结构可靠度算法.首先结合支持向量机不受样本点限制的优点,将历次迭代产生样本点加入本次迭代样本点中,采用支持向量机对样本点进行训练,然后引入粒子群优化算法计算可靠度指标,解决迭代过程中支持向量机回归模型可靠度指标计算震荡不收敛的情况,最后根据可靠度指标收敛得到的支持向量机回归模型,采用重要抽样法计算失效概率.计算结果表明:该方法得出的失效概率具有较好的精度,特别是针对迭代过程中可靠度指标不收敛的情况具有良好的适用性.     

一种改进的结构可靠度分析中响应面法

在实际工程结构的可靠度分析中,极限功能函数通常很难用明确的表达式表达,响应面法因其自身的优点得到了广泛的应用.为进一步提高求解效率,提出了一种改进措施,在迭代求解过程中,不同于通常的每次都在插值点处展开2n 1个样本点,而是用插值点逐步替代距离极限状态曲面最远的点,直至收敛到给定的精度要求.通过算例进行的对比分析证明,改进的响应面法在没有降低计算精度的前提下,使有限元分析次数显著减少.该方法尤其适用于大型复杂结构的可靠度分析.     

求解钢筋混凝土平面梁单元刚度的改进算法

提出一种在考虑材料非线性的有限元分析中根据荷载的大小求解相应单元刚度的改进算法.通过讨论Cranston方法求解钢筋混凝土平面梁单元刚度的原理和步骤,指出其在某些情况下可能出现迭代计算不收敛的局限性,提出采用加速搜索区间法和二分法相结合进行钢筋混凝土平面梁单元的求解.基于该方法编写考虑材料非线性的平面杆系有限元程序,并用算例进行验证.结果表明该方法具有良好的收敛效果,可以在Cranston方法失效时采用.     

非线性方程求解的新算法

采用黄金分割思想,构造了一种非线性代数方程求解的新算法.该算法在迭代过程中不用计算导数,且至少二阶收敛.实验表明,该算法比弦割法和抛物线法的收敛速度更快.     

结构可靠度分析的变f序列响应面法及其应用

提出了结构可靠度分析的变f序列响应面法和相应的收敛控制准则,并应用于非线性极限状态函数的可靠度计算。该方法用简单的二次函数逐步逼近原来的复杂函数,并由该二次函数计算可靠指标的近似值。这一方法简化了迭代计算过程,减少了迭代次数,有效地提高了计算精度和计算效率,对于在型复杂结构的可靠度分析较为适宜,并可推广应用于动力问题等的可靠度分析。     

遗传算法求解非线性方程组的应用研究

针对传统非线性方程组解法的初始点敏感、收敛性差等问题,结合遗传算法和拟牛顿法的优点,提出了一种用于求解非线性方程组的混合遗传算法.该算法具有遗传算法的群体搜索和全局收敛性,有效地克服了拟牛顿法的初始点敏感问题;同时引入拟牛顿迭代法对精英个体进行局部强搜索,克服了遗传算法收敛速度慢和精度差的缺点,使得算法具有较高的收敛速度和求解精度.选择了几个典型非线性方程组,从收敛可靠性、计算成本和适用性等指标分析对不同算法进行了比较.计算结果表明所设计的混合算法有着可靠的收敛性和较高的收敛速度与精度.     

基于BP神经网络和粒子群算法的钢管混凝土拱桥可靠度分析

文章针对大跨径钢管混凝土拱桥结构可靠度求解困难的问题,将BP神经网络与粒子群算法引入拱桥可靠度分析领域,首先利用BP神经网络对结构极限状态函数进行拟合,将高度非线性的极限状态方程显式化,然后采用粒子群算法全局搜索验算点并求解可靠指标。计算分析结果表明,BP神经网络和粒子群算法弥补了传统可靠度分析方法的不足,提高了计算精度,为大跨径桥梁结构可靠度研究提供了新的思路和手段。     

一类非线性整数规划问题的切平面分支定界算法

针对一类非线性整数规划问题,提出了一个基于切平面的分支定界算法.在这个方法里,用切平面方程将非线性可行域线性化,同时在子问题上确定可行方向,生成切平面,切掉没有整数解的可行域,缩小了可行域,可以减少分支的次数,并进行了收敛性分析和证明.     

PN结泊松方程的一种改进算法及其Matlab验证

针对在PN结泊松方程求解过程中几种常用方法存在的不足,提出一种改进算法.该算法结合求解非线性方程组的Newton迭代法与SOR(逐次超松弛迭代)法,即用松弛因子对Newton迭代过程的前、后2项进行加权平均,组成新的迭代公式.为进一步完善算法,在迭代公式中修改松弛因子,采用最佳松弛因子形式.根据改进算法的计算思路,运用Matlab7.0编程,对算法进行仿真与模拟.结果表明:算法真实可行,既保持计算的高精度,也明显地减少计算的迭代次数,提高求解过程的收敛速度,且仿真图像与文献图像较吻合.     

基于最大熵原理与最优化方法的隧道衬砌结构可靠度分析

针对隧道衬砌结构参数的随机性、分布的多样性与极限状态功能函数高度非线性的特征,运用最大熵原理对隧道衬砌结构参数进行估计,得到符合实际的参数估计值;然后,根据隧道衬砌结构稳定的极限状态方程,从结构可靠度指标的几何涵义出发,建立其可靠度指标计算的优化数学模型,并运用Microsoft Excel工作表中的规划求解功能得到其可靠度指标.结合工程实际,给出具体算例,且指出提高隧道衬砌结构可靠度的途径.研究结果表明:该方法用于计算工程结构可靠度指标无需将状态函数线性化,不受基本变量维数限制,收敛速度快,计算效率高,且与蒙特卡罗100万次直接抽样法计算结果相比,具有很高的精度,能广泛适用于隧道及地下工程领域的可靠度计算和分析.     

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,本文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]內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,同时将超椭球转换为单位超球体,得到非概率可靠度指标——表示为从原点到极限状态曲面的最短距离;最后,利用响应面法求解结构非概率可靠度,采用中心复合设计生成试验点,通过多次迭代找到原点到极限状态曲面的最短距离点求得可靠度指标,得到遍历置信水平的结构模糊可靠度。算例仿真表明了本文方法的有效性和精确性,为结构模糊可靠性分析与计算提供了一种可行途经。     

偏心受压构件可靠度分析的极限状态方程

分析了偏心受压构件可靠度计算采用的极限状态方程。对钢筋混凝土大小偏心受 压和不允许开裂的混凝土受压构件作了以轴向压力表达和以弯矩表达的极限状态方程 的可靠度对比计算。计算结果表明，以通常采用的轴向压力表达的极限状态方程进行可靠度分析．不能确切地反映荷载变异性对可靠度的影响．因此所计算的可靠指标也 是不确切的．建议偏心受压构件可靠度分析采用以弯矩表达的极限状态方程。     

基于响应面和重要抽样法的隧道衬砌结构时变可靠度

由于隧道衬砌结构极限状态方程高度非线性,直接采用一般的可靠度计算方法得到的是几何可靠度,存在较大误差,需进行改进.结合响应面法和重要抽样两种方法,利用响应面法得到的验算点作为重要抽样法的抽样中心,进而求解结构的可靠度指标.在该理论的基础上,考虑结构抗力随时间衰减的因素,利用Matlab软件编制了隧道在服务寿命期限内的时变可靠度指标的计算程序,并通过回归分析,得到了时变可靠度指标随着时间呈指数递减的规律.通过耐久性系数与时变可靠度指标的对应关系,可得到衬砌结构任意时刻的耐久性系数,该系数则是衬砌结构耐久性设计的关键.该方法对功能函数高度非线性的工程较适用,并且为结构耐久性设计提供了基础.     

模拟退火法用于电压稳定分析

为了提高用于电压稳定分析的非线性最优化方法的效率,提出了将模拟退火法和单纯形法相结合求解非线性最优化问题的新算法,避免了在全局最优点附近的大量低效搜索,提高了模拟退火法的计算效率。应用这种新算法求解静态电压稳定极限,用５节点系统进行验证得到了满意的结果。求解静态电压稳定极限问题可以等效为含有非线性等式约束和不等式约束的非线性最优化问题,采用内点法将不等式约束问题转化为等式约束问题,再通过引入罚函数转化为无约束最优化问题,然后应用本算法进行计算,结果表明新算法是有效的。     

煤矿区矸石山塑性极限可靠度分析

从塑性极限分析上限定理出发,结合可靠性分析方法(JC法),建立矸石山塑性极限分析可靠度极限状态函数,给出基于塑性极限分析条分法的矸石山滑坡可靠度指标的计算方法,并对矸石山滑坡稳定性进行了分析.结果表明,在进行矸石山稳定性计算时,如不考虑矸石散体参数的变异性,采用极限平衡理论计算得出的安全系数则存在一定的风险.在参数变异性较大时,采用可靠度方法进行矸石山的稳定性评价更能体现工程实际.     

改进的Rosenblueth方法及其在结构可靠度分析中应用

对Ｒｏｓｅｎｂｌｕｅｔｈ方法提出了改进措施，使改进后的Ｒｏｓｅｎｂｌｕｅｔｈ方法可以较精确求得功能函数的前四阶概率矩．应用最大熵法拟合功能函数的概率密度分布，从而求解极限状态方程的失效概率．本法对复杂不易求导和工程中常见的隐函数表达的极限状态方程的可靠度分析十分简便     

基于响应面重构的一种可靠度计算方法

大型复杂结构的可靠度分析中,极限状态方程往往无法显式表达。针对这种情况,文章采用二次多项式函数重构响应面来寻求设计验算点;然后在设计验算点附近,采用BP神经网络重构响应面,拟合极限状态函数;在此基础上,采用基于最优化原理的蒙特卡罗方法求解结构的可靠性指标。与其他单一的响应面重构方法相比,文中方法具有计算简便及精度高的特点;工程计算语言Matlab采用矩阵操作,并提供了包括优化、统计、神经网络在内的大量工具箱,而且语言简单,使得编程效率大大提高,能快速方便地实现可靠度计算程序的编制。     

多传感器粒子滤波融合跟踪算法

对于非线性非高斯环境中的多传感器分布式状态估计问题,提出了一种基于二阶中心差分粒子滤波方法的融合跟踪算法.通过对量测方程的非线性分析,利用粒子滤波器计算目标状态估计值,以在线自适应加权融合算法的方式得到系统最优估计.仿真结果表明,与采用扩展卡尔曼滤波的方法相比,该算法具有更高的估计精度.