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．     

基于响应面法的桥梁抗洪裕度计算理论与应用

为评估既有桥梁水毁风险,以可靠性指标定量衡量桥梁抗洪裕度,建立一种基于响应面法与耦合数值模型的桥梁抗洪裕度计算方法.首先从水文要素源头出发,考虑洪水水流冲击和局部冲刷,提出建立桥梁结构-水流-河床泥沙耦合数值模型的实用算法获取结构响应.然后结合梁桥和拱桥的水毁模式分析,得出以具体结构响应为指标的洪水效应下桥梁极限状态功能函数表达式,并采用响应面法建立桥梁抗洪可靠性指标的计算流程.最后,以2019-06-14发生水毁的河源东江大桥为例,验证了所提出抗洪裕度评估方法的合理性与可行性.结果 表明,该方法可实现桥梁抗洪可靠性指标的定量计算,不仅可用于既有桥梁抗水评估,更为未来桥梁规范中洪水效应分项系数的更新修订提供了理论基础与技术支撑.     

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。     

结构可靠度计算的Neumann展开响应面法

当结构功能函数无法表达为随机变量的解析表达式时,响应面法是一种有效的可靠度计算方法,但该法在进行有限元数值试验时需进行多次确定性有限元分析,效率较低。提出一种改进的响应面法,即Neumann展开响应面法,该法通过引入Neumann级数展开式,可以有效缩短有限元数值试验时间,从而提高响应面法的计算效率。数值算例表明,结构刚度矩阵规模越大,Neumann展开响应面法的计算效率越高。     

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。     

变f响应面法及其在重力坝结构可靠性分析中的应用

响应面法已经成为求解大型复杂结构可靠度的常用方法,尤其适用于求解结构极限状态方程具有较强的非线性或是在结构分析中引入有限元进行可靠性分析而导致方程呈隐式的问题.针对传统响应面法中中心复合抽样因子f值取值不同导致计算结果波动且精度不高的问题,首次提出在响应面法计算流程中引入"变f"的概念.算例结果表明,本文提出的变f响应面法相比于经典响应面法、加权响应面法以及JC法精度更高,收敛速度更快,且可突破f取值1~3的限制,适用于非线性极限状态方程可靠度的计算.此外,通过变f响应面法与加权响应面结果的对比可知,本文提出的方法精度更高,改变f值的作用可以替代加权响应面法中加权函数的作用.最后,结合某简单的重力坝模型,对于该方法在重力坝抗拉可靠度计算中的应用作了有益的探索.     

响应面与强度折减有限元耦合的方法研究边坡可靠度

用响应面法分析复杂结构的可靠性问题时,在不降低计算结果精度的前提下,通过对传统响应面法的样本点选取进行改进,以减少在迭代求解近似响应面过程中所需样本点的个数,达到减少结构分析次数的目的.在此基础上将响应面与强度折减有限元耦合,借用响应面(RSM)思想重构边坡稳定极限状态方程,进行边坡稳定可靠度分析.算例分析表明:响应面与强度折减有限元耦合的方法研究边坡可靠度是有效和准确的,将有着广阔的应用前景.     

铁路接触网系统可靠度的仿真计算

提出了一种基于径向基神经网络、有限元分析和蒙特卡罗(Monte CarloMethod)数值模拟相结合的铁路接触网系统可靠度的计算和可靠性分析,建立了接触网系统可靠度计算的数学模型和神经网络模型.用此方法计算出了接触网接头线夹的可靠度并就外部参数的变化对可靠性影响进行了评价,该方法精度高、简便易行,为复杂的铁路系统可靠性设计和研究提供了一条新的途径.     

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.     

基于可靠度敏感性的神经网络法研究边坡稳定性

针对边坡工程结构功能函数不能显式表达的可靠性分析问题和非线性问题计算量大的弊端．研究结构可靠度敏感性,提出参数的相对敏感性分析方法,并基于该方法提出了神经网络法分析边坡稳定性。具体思路：由可靠指标对随机变量分布参数的相对敏感性分析,确定边坡可靠度主要影响参数;用神经网络模型近似替代响应量与基本变量间的隐式极限状态函数,根据蒙特卡罗模拟法,对网络模型进行可靠度分析,求解结构可靠度指标。基于可靠度敏感性的神经网络法．对均值和成层边坡进行稳定性分析,与传统可靠度计算方法相比．结果表明：该方法分析边坡稳定性是准确的且具有较高的计算效率。     

大跨混凝土刚构桥参数识别和标高控制动态可靠度评估

针对大跨混凝土刚构桥成桥线形对桥梁受力影响很大这一问题,介绍了施工过程中影响桥梁线形的主要结构因素及其概率分布.提出了基于响应面法进行大跨混凝土刚构桥参数识别和标高控制动态可靠度评估方法,该评估方法包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合、参数识别和标高控制动态可靠度评估.以镇大公路运河大桥为例,利用施工监测数据进行结构施工过程中的参数识别,对施工过程中的标高控制动态可靠度进行评估.通过标高控制动态可靠度来确定各关键截面的允许施工误差,将参数识别和标高控制动态可靠度相结合实现施工过程中的线形控制.     

桥梁结构静力模型修正响应面方法试验设计研究

在基于响应面方法的结构模型修正中,参数试验设计对于响应面模型(函数,)以及最后结构模型修正结果的精度具有决定作用.对正交、中心复合、均匀试验设计方法进行了比较和分析,并结合一片两跨连续梁结构静力试验模型修正的数值算例,分析了不同试验设计对结构模型修正结果的影响.理论和数值算例分析表明,均匀试验设计具有设计点(参数选取)较少、结构有限元计算量少,且精度可接受的优点,更适合基于响应面方法的桥梁结构模型修正.     

响应面方法在可靠性灵敏度计算中的应用

简要叙述了应用响应面方法获取极限状态函数(该极限状态函数具有二次多项式响应面函数的特点)的过程.提出了利用这种极限状态函数进行可靠性灵敏度分析的方法,举例证明该方法可用于极限状态函数未知的情况,并推导了相关计算公式.用响应面方法获取的极限状态函数天然地包括一、二次项和交叉项的信息,不仅使可靠性灵敏度的计算简单易行,而且使计算精度大大提高.最后以热疲劳裂纹为例,计算了其不发生失稳扩展的可靠度及各个随机变量的可靠性灵敏度.     

基于神经网络-蒙特卡罗法的隧道初衬可靠度研究

对于功能函数是隐函数的可靠性分析问题,传统的有限元蒙特卡罗法计算量极大。为了克服此缺点,提出了径向基神经网络-有限元蒙特卡罗法(RBF-MCS)。通过样本训练,创建了径向基神经网络模型。利用ANSYS软件中的可靠度分析模块,分析了基本随机变量对隧道初衬轴力的灵敏度大小的顺序。通过此方法和传统的有限元蒙特卡罗法分别计算了大瑶山隧道初衬的轴力和可靠度,并进行了对比分析。基于径向基神经网络-有限元蒙特卡罗法(RBF-MCS)的计算结果与施工实际吻合较好,通过现场观察也没有发现喷层混凝土压裂破坏,可见计算结果是符合实际的。径向基神经网络-有限元蒙特卡罗法比传统有限元蒙特卡罗法更加适合复杂结构的计算,具有更高的效率、精度和适用性。     

一种复杂机械结构的频率可靠性及灵敏度分析方法

针对具有随机参数的复杂机械结构振动的固有频率响应问题,定义了频率可靠性,并在此基础上提出了一种快速有效的可靠性及可靠性灵敏度的计算方法.采用随机响应面模型来拟合结构输入参数和固有频率之间的函数关系,并使用降维积分技术计算随机响应面模型的展开系数,同时使用模型降阶方法来进行结构的重分析计算以节约计算时间.采用改进的一次二阶矩方法进行可靠性分析,可靠性灵敏度的计算采用蒙特卡洛模拟方法.数值算例表明所提方法具有很高的计算效率和合适的精度,适用于复杂结构的频率可靠性分析.     

基于随机响应面法的结构可靠度研究

基于Karhunen-Loève正交级数对随机场进行离散,并利用Hermite混沌多项式将结构位移响应量表示成为随机场离散变量的函数,研究建立了结构抽样模拟分析的随机响应面法,进而建立了与结构失效准则相对应的极限状态函数,结合几何法提出了结构可靠度分析的随机响应面法计算格式.分析了二阶、三阶随机响应面的特性,并同可靠度分析的蒙特卡罗法进行了比较,结果表明本文方法具有更好的计算精度和计算效率.     

珠江黄埔大桥斜拉桥主梁可靠度分析

作为斜拉桥结构主要承重构件的主梁,其可靠性关系到整个结构体系的安全.有限元可靠度方法对于大型复杂结构的可靠度分析有明显的优势,基于此方法研究珠江黄埔大桥斜拉桥的主梁可靠度并对其进行了敏感性分析.考虑几何非线性的影响,建立了基于有限元方法的斜拉桥主梁可靠度计算模型,通过对有限元列式直接微分的方法获得结构响应的梯度,采用一次可靠度方法计算可靠度指标,并根据计算结果直接对随机变量分布参数进行了敏感性分析.计算结果表明,该桥的主梁是足够安全的;布载方式对主梁可靠度有明显影响;主梁可靠度指标β对主梁的抗弯承载能力的均值和标准差最敏感.     

爆炸冲击波作用下桥梁损伤效应的数值仿真

应用非线性动力有限元方法对爆炸冲击波作用下桥梁的损伤效应进行了三维数值模拟,得到了空中爆炸冲击波的传播规律曲线和峰值压力曲线,通过与实验公式对比,验证了爆炸荷载计算模型的有效性和计算结果的可靠性,并在此基础上研究了桥梁在爆炸载荷作用下的非线性动态响应.计算结果表明：爆炸冲击波对桥梁的损伤效应呈现局部破坏特征,桥梁迎爆面局部结构损伤较大且以破口形式存在.数值仿真结果为桥梁的抗爆承载计算和安全性评估提供了重要的参考依据.     

大跨度斜拉桥结构系统可靠度评估

为实现桥梁结构系统可靠度的快速评估,将响应面法、有限元法、β约界法和条件概率乘积算法等方法各自优点相结合,提出了1种计算结构系统可靠度的近似方法.该近似方法采用响应面法和有限元法构造结构单元的极限状态方程,并计算可靠指标;采用β约界法和条件概率乘积算法建立结构系统,并计算失效概率.应用计算结构系统可靠度的近似方法进行了...