结构可靠度计算的Gauss-Hermite积分方法

高精度的可靠度计算方法是结构可靠度研究的基本内容之一，根据结构失效概率取决于失效面上验算点区域局部特性的特点，应用高效的Gauss-Hermite积分，研究了结构失效概率的计算问题，分析方法为在标准正态空间内对坐标轴进行旋转，使第n个坐标轴通过验算点且正交于极限状态曲面，然后在新的坐标系内布置Gauss-Hermite积分的节点并进行计算，由于Gauss-Hermite积分的高效性，一般情况下每一个坐标轴只需布3或5个点即能获得较好的计算结果，通过两个算例说明了上述方法的可行性，该方法既可用于精确计算结构的失效概率，也可用于其他各种可靠度近似方法计算结果的校核。     

考虑单根土钉失效的边坡土钉支护结构可靠度分析

用可靠度理论研究单根土钉的失效对边坡土钉支护结构的影响.采用3个水平间距建立结构可靠度计算分析模型.对各种失效模式导出相应的状态方程,借助MATLAB工具,应用验算点法计算出相应的可靠指标,并采用逐步等效平面法来计算结构串联体系的可靠指标.结合具体的工程实例进行分析,结果表明单根土钉失效对整个支护结构的影响是不容忽视的.     

基于有限元法的结构可靠度分析优化算法的实现

为快速、高效地进行基于随机有限元法的结构可靠度分析,从结构可靠性指标的几何意义出发,提出了在ANSYS平台上采用有限元法和梯度优化算法相结合的方法进行可靠度分析的构想,对ANSYS进行二次开发实现了该方法.算例结果表明,该方法与Monte-Carlo法的计算精度基本一致,但需要的计算量比验算点法还要少.因而,该方法能用较少的有限元计算次数得到较精确的可靠度和验算点值.     

随机变量的分布类型对可靠度指标及失效概率的影响研究

在工程结构可靠性设计中,同一个功能函数由于其随机变量的分布类型的不同,所求得的可靠度指标值往往也会不同.为了进一步研究随机变量的分布类型对可靠度指标和失效概率的具体影响,首先简要地介绍了验算点法(JC法)的基本原理,然后利用验算点法(JC法)对相关实例的可靠度指标值和失效概率进行了计算,并重点对随机变量在不同分布类型的条件下所得出的可靠度指标值和失效概率值进行比较,结论为,当可靠度指标或失效概率在一定范围内时,可以不考虑随机变量的实际分布,而采用任何合理且方便计算的分布类型,可使得计算过程大为简化,同时又能满足工程上的精度要求.     

用几何法求构件的可靠指标

本文所介绍的计算结构可靠指标的几何法既适用于随机变量为正态分布、对数正态分布及极值Ⅰ型等分布情况,也适用于基本随机变量相关的情况.该法将各种分布的随机变量转化成标准正态变量,然后用迭代法求解.几何法与过去常用求可靠指标的一次二阶矩法相比,具有迭代次数少、收敛快、精度高的优点,并在计算出可靠指标的同时,求出设计验算点值.当进一步研究随机有限元和结构系统的可靠度时,需对结构反复进行分析,有时需多次求可靠指标,这时,用几何法求解将更合适.     

基于响应面和蒙特卡罗法结构位移可靠度

为了研究结构位移可靠度,以门式框架为例,利用MATLAB软件编制基于蒙特卡罗法、响应面法、响应面—蒙特卡罗法的计算程序,采用数值模拟方法对结构进行可靠度分析。得到结构的失效概率、可靠指标、结构最不利点水平位移的概率分布情况。计算结果表明:这几种方法计算结构的失效概率与文献[5]结果接近,但蒙特卡罗法的计算工作量大、时间最长,响应面法的计算时间最短。响应面—蒙特卡罗法、响应面—重要抽样蒙特卡罗法在较少样本的情况下可以达到较高的精度要求,且计算效率较高。本文基于MATLAB编制的可靠度模拟分析程序为复杂结构可靠度分析提供了参考。     

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...     

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．     

考虑施工误差影响的RC框架结构可靠性分析

为分析施工误差对RC框架结构可靠性的影响,对某钢筋混凝土框架结构工程进行现场测量,获得了梁柱截面尺寸、保护层厚度、箍筋间距和混凝土抗压强度等施工误差的统计分布规律.基于工程结构可靠度的基本理论和承载能力极限状态方程,采用验算点法计算了实际工程中典型的框架梁和框架柱的可靠指标,并详细分析了各施工误差对构件可靠指标和结构可靠性分级的影响,以及影响钢筋混凝土结构框架结构可靠度的参数敏感性.分析结果表明,施工误差对结构构件的可靠性存在不可忽视的影响.本文研究结果有助于工程设计、施工和监管过程中把握施工误差中需严格控制的重点参数和偏差范围.     

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.     

应用最优性条件的结构可靠性半概率分析法

本文在分析结构可靠性第二水平法基础上提出了一个新的结构可靠性半概率分析方法,它是应用最优性条件,直接计算出失效界面上使其到转换空间原点距离最短的设计点,以致得到结构可靠性安全指数。本文将此方法用于结构可靠性分析,给出若干算例并获得此较满意的数值结果。     

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。     

计算结构可靠指标的循环逼近法

基于几何原理,建立了可靠指标的新优化模型.对于任何类型变量,该模型均无需计算其当量正态分布的平均值和标准差.将循环筛滤思路引入到该优化模型中,提出了循环逼近法.经算例验证,该算法简便实用,可以快速逼近并确定验算点、求解可靠指标,且具有令人满意的计算精度,为结构可靠指标计算提供了新的有效途径.     

基于响应面法的基坑支护结构稳定可靠度分析

保证基坑支护结构的稳定性是基坑工程设计与施工中的重要课题,在基坑支护结构的设计中常采用的安全系数法是未考虑到设计参数的随机性与变异性的定值设计法,而将结构可靠度理论引入到基坑工程中来,则可以定量地考虑工程中实际存在的不确定性因素,因而能够对结构的可靠性作出更为客观和合理的判断。针对一重力式基坑支护工程实例,采用响应面法计算了3种基坑稳定性验算模式的可靠指标及失稳概率,并与一次二阶矩法的计算结果进行了对比分析;在此基础之上研究了土体参数,即变异系数、均值和相关系数等对稳定可靠指标的影响,从中总结了相关有益的结论。     

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.     

微加速度计多失效模式可靠性分析

以梳齿式电容微加速度计为研究对象,开展考虑刚度失效、黏附失效等多个失效模式共同作用下的可靠性分析。首先,建立表征各失效模式的数学模型;并利用结构可靠度方法进行各失效模式的可靠性分析。然后,进行各失效模式的相关性分析,获得相关系数矩阵。最后,以各失效模式可靠性结果和相关系数矩阵为输入,建立微加速度计多失效模式可靠性分析模型;并进行相应的可靠性分析。一方面给出了微加速度计的可靠度,用于判别微加速计是否满足可靠度要求;另一方面给出了微加速度计各失效模式和各随机变量的量化的重要度排序,用于确定具有针对性的可靠性提高措施。     

A型井架结构可靠性分析与蒙特卡罗实现

采用大型通用有限元程序ANSYS提供的APDL(参数化设计)语言将结构分析与其PDS(概率设计系统)模块的统计分析能力相结合的蒙特卡罗有限元法,计算得到井架系统的失效概率及相应的可靠指标β,说明了利用ANSYS的概率分析功能实现结构的可靠性分析的可行性.根据实际工程结构算例详细叙述了该方法实现的流程.     

工字型截面构件的船体板架结构可靠性优化

利用有限元方法进行结构分析,建立失效模式的安全余量方程,失效模式的可靠性指标由一次二阶矩法确定,由分枝限界法识别主要失效模式,结构系统和主要失效模式的可靠性指标之间的关系通过ＰＮＥＴ法（概率网络估算法）确定,并依此导出系统可靠性指标相对设计变量的导数。结构的可靠性优化,通过考虑具有工字型截面梁元的稳定性,将设计变量减少一半,降低优化规模,然后,采用最佳矢量法完成两类优化设计：在结构系统可靠性约束下     

基于可靠性指标变换的机械能激发火工品可靠性设计方法

为了兼顾火工品发火可靠性和安全性,提出了一种基于可靠性指标变换的可靠性设计方法.该方法根据设定的生产方和使用方风险,把可靠性评定指标转换为可靠性设计指标,并结合机械能激发火工品感度分布模型,确定50%发火点x0.5.与实际产品的比较表明,该发火点能同时兼顾可靠发火和安全的技术指标.通过该方法在某针刺雷管可靠性设计中的应用,验证了其可行性.