复杂工程结构非概率可靠度分析的高斯过程动态响应面法

复杂工程结构非概率可靠度分析中,由于功能函数是隐式的,采用解析方法难以求解,针对这一问题提出基于粒子群优化的高斯过程动态响应面方法.该方法通过有限元生成少量训练样本,然后采用高斯过程回归模型重构隐式功能函数的响应面,实现小样本下隐式函数的显示表达,进而利用粒子群优化算法搜索设计点,并构造合理的迭代方式,利用各迭代步的设计点信息动态提升响应面对结构功能函数的重构精度.算例结果表明,该方法是可行的,与基于二次多项式的传统响应面法相比较,该方法的计算效率与计算精度均较高,易于与已有的有限元软件相结合,适用于具有隐式功能函数且计算代价较高的复杂工程结构非概率可靠度分析.     

遗传算法及其在结构可靠度计算中的应用

遗传算法作为一种优化算法,对目标函数和约束条件没有过于苛刻要求,在结构可靠度计算中的应用越来越广泛.利用MATLAB数学软件,并引入遗传算法编制相应程序,对提供的已知功能函数进行了可靠度计算,同时,考虑各种不确定因素对桁架体系的结构可靠度也进行了研究,计算效果较好,表明该方法在可靠度特别是复杂体系可靠度分析中应用价值较为突出.     

竖向荷载下基桩可靠度优化设计方法研究

为解决繁琐的计算制约着可靠度优化设计方法应用于桩基工程这一问题,分析了竖向荷载下基桩的破坏模式,利用可靠度理论和优化设计方法建立了可靠度优化设计模型.基于中心点法,提出了一种改进的可靠度优化计算方法,用以解决可靠度优化计算中产生的非线性迭代繁琐过程.建立了可靠度指标的修正函数以提高计算精度,并利用线性回归方法给出了修正函数的计算方法.实例分析结果表明:改进的可靠度优化方法在提高计算效率的同时也保证了计算精度;局部优化和全局优化后的目标函数值分别减小了20.2%和24.9%,较大程度地降低了施工成本.     

神经网络与响应面法相结合分析既有混凝土桥梁的可靠性

响应面有限元的可靠度计算是采用有限元数值模拟来解决功能函数不能明确表示的结构可靠度计算问题的一类方法,对于大型复杂结构的可靠度分析有重要的意义.提出了基于BP神经网络与响应面法相结合的结构可靠度计算的几何分析方法,通过得出的可靠指标对一座既有桥梁进行了可靠性分析.数值试验表明,该方法建立的神经网络模型可以很好地拟合真实的极限状态函数,在既有桥梁可靠性分析中具有广阔的应用前景.     

神经网络与响应面法相结合分析

响应面有限元的可靠度计算是采用有限元数值模拟来解决功能函数不能明确表示的结构可靠度计算问题的一类方法,对于大型复杂结构的可靠度分析有重要的意义．提出了基于BP神经网络与响应面法相结合的结构可靠度计算的几何分析方法,通过得出的可靠指标对一座既有桥梁进行了可靠性分析．数值试验表明,该方法建立的神经网络模型可以很好地拟合真实的极限状态函数,在既有桥梁可靠性分析中具有广阔的应用前景．     

神经网络与响应面法相结合分析

响应面有限元的可靠度计算是采用有限元数值模拟来解决功能函数不能明确表示的结构可靠度计算问题的一类方法,对于大型复杂结构的可靠度分析有重要的意义.提出了基于BP神经网络与响应面法相结合的结构可靠度计算的几何分析方法,通过得出的可靠指标对一座既有桥梁进行了可靠性分析.数值试验表明,该方法建立的神经网络模型可以很好地拟合真实的极限状态函数,在既有桥梁可靠性分析中具有广阔的应用前景.     

有限马尔可夫链嵌入法在系统失效率计算中的应用

引入有限马尔可夫链嵌入法计算复杂系统的可靠度函数,并利用系统可靠度函数与失效率函数之间的关系,导出复杂系统失效率函数的一般公式及计算步骤.针对单元间相互独立,且服从不同寿命分布的一般性复杂系统,给出了应用该方法计算失效率函数的实例.该方法解决了传统方法无法解决的复杂系统的失效率问题,并且运算过程具有可操作性.为深入了解复杂系统的性质奠定了基础.     

正常使用极限状态下隐式功能函数结构可靠度计算

提出了一种适用于具有复杂隐式功能函数的钢桁架结构可靠度计算方法.采用神经网络逼近正常使用极限状态下隐式功能函数,基于可靠度指标的几何意义,运用新改进的遗传算法搜索钢桁架可靠度指标最优解及验算点.通过两个算例,分别使用JC法和蒙特卡洛重要抽样法验证了新改进的遗传算法的准确性和有效性.结果表明,新改进的遗传算法与蒙特卡洛法计算的钢桁架可靠度指标相对误差仅为0.23%;且对于小概率失效结构,引入的自适应随机变量能有效改善传统方法中初始种群基因不良的问题.该方法在计算复杂隐式功能函数结构可靠度指标时,具有计算速度快、计算简单、精度高等优点.     

基于最小路径的奇偶顺序系统的可靠性研究

根据液压油源系统的工程实际,给出了一种特殊的复杂系统—奇偶顺序系统的定义,并对该复杂系统进行可靠性分析,运用最小路径的方法给出了该复杂系统的可靠度函数解析表达式,最后对该复杂系统的可靠度计算进行应用举例。     

接触问题可靠度分析的随机有限元法

首次提出接触问题可靠度分析的随机有限元法,建立了可靠度计算的基本公式,研制了电算程序。通过两子结构接触问题可靠度分析算例,验证了本文所述方法的正确性和可行性,实际计算表明,该方法具有收敛快,精度高的优点,适用于大型复杂结构的接触问题可靠度计算,并可推广到三维多子结构的接触问题可靠度分析。     

基于改进响应面法的在役PC桥梁承载力可靠性

提出改进响应面法研究在役PC桥梁承载力可靠性问题。利用神经网络模型拟合功能函数,采用JC法计算出桥梁结构构件的可靠指标,并进行了可靠性分析。工程实例分析表明：该方法建立的神经网络模型能够显示化表示复杂的桥梁承载力功能函数;随着使用年限的增长,桥梁上部结构的可靠指标计算值逐渐减小,说明上部结构抗力出现衰减;应用改进响应面法对在役PC桥梁承载力的可靠性计算是可行的。     

结构系统中疲劳失效途径失效概率计算的二阶可靠性方法

针对结构系统疲劳可靠性分析中失效途径极限状态函数的非线性性质,提出用二阶可靠性方法（ＳＯＲＭ）计算疲劳失效途径的失效概率．文中介绍了疲劳失效途径的可靠性模型及结构系统二阶可靠性方法的基本原理,并通过例题说明了计算过程．计算结果表明,采用二阶可靠性方法可使失效概率的计算精度得到显著的改善．     

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.     

基于Kriging和MCMC的结构可靠性主动学习算法

在进行机械结构可靠性分析时，由于很多工程问题的性能函数较为复杂，计算成本很高，所以常采用代理模型拟合隐式性能函数来降低计算成本.为了能够利用较少的样本信息，获得较高的可靠度计算精度，将Kriging代理模型与学习函数相结合，提出一种主动学习可靠性分析计算方法.该方法找出学习效果最好的样本点对Kriging模型进行更新，提高了模型的拟合精度.用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法对结构的可靠性进行了评估，加快了样本点的收敛速度，节约了样本空间.通过分析4个算例的结果表明与其他方法相比，该方法能通过较少的样本点得到精度更高的计算结果，降低了计算成本.     

利用有理多项式技术计算基于Bishop分析模式的边坡稳定可靠度

文章基于Bishop条分法分析的基本思想,建立了边坡可靠度分析计算模型,并采用有理多项式技术计算功能函数的偏导数,以模拟实际工程中常见的功能函数不能明确的可靠度计算问题.对于功能函数无论是线性或非线性,显式或隐式,该方法都简单且适用.数值结果表明该方法具有较好的效率和精度.     

非平稳随机过程非线性组合的首次超越可靠度

针对非平稳随机过程非线性组合的首次超越可靠度问题，提出了一种数值解法．该法将所考察时段离散化，以数值计算手段克服复杂的数学处理上的困难．所得公式可以方便地退化为平稳随机过程甚至随机变量非线性组合的问题，因而具有普遍的实用价值．     

基于模糊GO法的闭环民航运输机防滞刹车系统可靠性分析

对于结构复杂的闭环系统,使用传统FTA方法分析其可靠性较为繁琐。模糊GO法是一种基于GO法并得到改进的系统可靠性计算方法,相比较于FTA方法,模糊GO法更具有逻辑观念,能更精确的表示闭环系统可靠性的不确定性。以模糊GO法为分析基础,结合状态枚举法(以下简称枚举法),对某型闭环民航运输机防滞刹车系统进行可靠性计算,计算结果与FTA计算结果相比较,表明模糊GO法更适用于闭环系统的可靠性分析,为闭环系统可靠性分析提供一种新的思路。     

群桩基础中土工参数相关范围的分析

在群桩基础的可靠度分析中,随机场理论是考虑土工参数空间变异性的重要方法。本文采用相关函数法和变异函数法计算土层的相关范围,取其平均值,可以减小由计算方法的不确定性产生的误差。并根据实测资料为例,说明了土层相关范围经验值的具体确定。计算结果表明:采用取均值的方法对随机场模型中的相关范围进行研究,技术上真实可靠,选定的方法精度高,人为因素影响小,计算简便。     

Hybrid Structure Reliability Analysis Based on the Damped Newton Method

This paper presents a hybrid model reliability analysis method based on the damped Newton method with both random and interval variables to solve the hybrid structure reliability problem.The method combines an outer iterative solution and inner layer numerical calculation.In the outer iteration,the method seeks an optimized solution to the interval variable iterative by adding the boundary constraint condition based on the damped Newton optimization theory.In the inner layer solution,the method first reduces the dimension of the random variable through the dimension reduction method,then obtains the first four-order central moment of the function through the application of the Taylor expansion method,and finally calculates the reliability index of the structure according to the fourth-order moment calculation structure of the function.The results of a numerical example and an engineering ten-rod truss structure show that the proposed method can effectively solve the random-interval hybrid reliability problem and has better calculation accuracy than that of the two-layer iterative method.