结构非概率-模糊混合可靠性分析方法

研究了非概率不确定性量和模糊变量共存时的结构可靠性问题.以结构极限状态函数和模糊变量隶属函数为条件,基于可能性理论导出了结构的模糊失效域和模糊安全域及其隶属函数,将原混合可靠性问题转化为模糊失效准则下的非概率可靠性问题;在结构非概率可靠性模型的基础上,建立了模糊失效准则下的结构非概率可靠性指标;提出了一般性的非概率不确定性量和模糊变量共存时的结构可靠性分析方法,该方法能同时考虑非概率不确定性波动和模糊变量的可能性分布,更合理地评价结构可靠性.     

基于概率抽样仿真异类输入不确定性传播方法

在已有概率、非概率不确定性描述理论的基础上,针对建模仿真中对不确定性下仿真结果的需求,提出一种基于概率抽样的异类不确定性联合传播方法.给出了基于概率框架的随机变量以及基于非概率框架的区间变量、模糊变量、不精确随机变量、模糊随机变量等不确定性描述方法.针对非概率框架下的不确定性描述方法存在的不确定性传播困难,分别给出了相应的概率框架转化模型.提出一种基于概率抽样的异类不确定性联合传播方法,实现了采用不同不确定性描述方法建模描述的不确定性变量的联合传播.     

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Chebyshev零点多项式区间不确定的可靠性拓扑优化设计

传统的结构拓扑优化分析和设计都是基于特定参数确定性的物理模型。然而,在实际的结构设计中存在着广泛的不确定性,这种不确定性严重影响结构的物理性能。文中基于多椭球凸模型的非概率可靠性来量化结构参数的变化,研究存在不确定但有界的参数的连续体结构的拓扑优化问题。首先,建立变量具区间不确定性的可靠性拓扑优化模型,以结构设计区域质量最小为目标函数;然后,根据可靠性指标的几何意义,应用非概率模型寻求满足目标可靠性指标约束的设计点;在此基础上,应用区间Chebyshev零点多项式逼近归一化随机变量的真实极限状态函数,并利用单环可靠性算法计算相应目标可靠性指标下的最佳设计点值,从而使得非概率可靠性优化问题可以转化为确定性优化问题。两个数值例子说明了方法的有效性。结果表明,与确定性的结构拓扑优化设计相比,考虑变量随机性的可靠性拓扑优化能够获得更加可靠的拓扑结构。     

结构非概率可靠性优化设计

在结构质量限制条件下，提出了一个结构非概率可靠性设计的数学模型。数学模型由两个优化过程组成。第一个优化过程是在结构质量约束下极大化结构非概率可靠性。第二个优化过程是在载荷不确定性条件下，考虑结构应力，位移约束和极小化结构质量。其中第二个优化过程嵌套在第一个优化过程之中。作为一个数字算例。用所提出的优化模型进行了一个桁架结构的非概率可靠性优化设计。当关于所有不确定性载荷的信息严重缺乏时，设计者宜采用最小值最大化法则进行结构非概率可靠性优化设计，设计者如何仅对某个不确定性载荷的特性知之甚少而对其他不确定性载荷的波动变化有较好的了解，则可事先确定其他不确定性参数的值而最大化该不确定性参数。     

基于概率输电介数的电网关键线路辨识

现有的关键线路辨识方法大多基于确定运行状态.考虑随机波动负荷的影响,提出基于概率输电介数的辨识方法.以概率潮流为研究基础,考虑负荷不确定性建立了半不变量概率潮流模型;考虑电网拓扑结构和运行状态提出改进功率传输分布因子的改进输电介数,将两方面结合构成概率输电介数用于辨识电网关键线路.在MATPOWER环境下对IEEE30节点系统进行仿真验证、分析,仿真结果证明了本方法的合理性和优越性.     

流体-结构相互作用中气动发散边界的区间分析方法

研究流体-结构相互作用问题中存在不确定性参数时的气动发散问题.使用区间变量描述不确定性参数,结合区间扩张理论和Taylor级数展开,提出了确定发散马赫数区间的非概率区间分析方法.该方法只需要知道不确定参数所在范围的界限,而不需要其他概率信息.以平板发散问题为例,将区间分析方法与概率方法的结果进行了比较,由非概率区间分析方法得到的发散马赫数区间比概率方法得到的要宽,由此可给出更为安全的设计信息,这表明区间分析方法是可行并有效的.     

Z网络下新的推理算法在不确定决策中的应用

针对Z-number的模糊不确定性和概率不确定性推理,在Z网络模型的基础上对其推理算法上做出了一些改进.首先,在Z-number理论基础上对离散Z-number在if-then规则下进行最大熵方法处理的算法过程做出了一些改进,由于算法过程中优化模型获取的区间值概率随着给定数据的变化并不一定能满足最大熵方法中的约束条件,所以对这些区间值概率进行了优化.其次,基于Z网络的结构和概率推理过程,对利用Z网络获取区间值概率然后应用最大熵方法获得约束部分最可能的潜在概率分布过程作出了同样的改进.最后利用一个实例来说明改进后的方法的有效性和可行性.     

考虑不确定性的船舶坐墩配墩优化

提出了一个考虑支墩组合刚度不确定性的船舶坐墩支墩配置优化设计的数学模型。用凸处理支墩组合刚度的不确定性，用分级优化方法求解所提出的优化模型。并讨论了支墩组合刚度不确定性程度对设计结果的影响。计算结果表明，考虑参数不确定性后，配墩方案发生了变化，支墩结构质量也有所增加。增加的支墩材料是用于提高结构物抵抗不确定性参波动变化的能力。     

区间模型下旋耕机刀轴的非概率可靠性分析

根据区间模型描述旋耕机刀轴的不确定参数,采用非概率可靠性理论对刀轴进行可靠性分析,以解决随机可靠性和模糊可靠性分析中对原始数据依赖性高的问题.结合非概率可靠性的原始定义,提出以结构失效域的上限与波动域的下限之间的最短距离对非概率可靠性进行度量.通过对刀轴2种设计方案的分析,证明该方法与非概率可靠性的原始定义分析结果的一致性.     

基于区间不确定性的多学科可靠性设计

针对随机可靠性设计和多学科设计直接结合中存在的随机可靠性无法解决不确定性信息量较少及直接结合的嵌套结构计算效率较低的问题,采用区间描述有限信息的不确定性,以非概率可靠性指标衡量多学科系统的可靠性,建立了基于区间不确定性的多学科可靠性设计模型.同时,为了提高计算效率,采用性能测量法来减少可靠性分析的计算量,并引入序列优化与可靠性评估方法将三层嵌套的多学科可靠性设计结构解耦为顺序执行的确定性多学科设计优化和多学科可靠性分析过程,降低了计算复杂性.通过一个算例验证了该方法的可行性和有效性.结果表明,相比多学科可行法,单学科可行法的计算效率较高.     

具有非匹配不确定性的离散时滞复杂系统的变结构控制

针对一类具有非匹配不确定性的离散时滞复杂系统,利用极点配置方法设计了渐近稳定的滑模面,并在此基础上设计了变结构控制器,此过程不再要求系统不确定性满足匹配条件.最后通过仿真算例说明了该方法的有效性.     

一种改进的电网故障诊断解析模型

电网故障过程中保护和断路器动作及告警信息的不确定性,使原有的电网故障诊断完全解析模型存在多解和误诊,因此本文通过解析保护和断路器动作以及告警信息的不确定性,构建一种电网故障诊断的改进解析模型.该模型利用保护和断路器的误动与拒动概率以及告警信息的漏报与误报概率,赋予保护和断路器不同权值,使模型更加合理.此外,通过解析故障过程中保护和断路器的动作状态,降低模型中待求变量的维数.算例仿真结果表明本文方法有效,诊断结果唯一.     

基于两种不确定的稳健设计方法及其在车身轻量化设计中的应用

针对传统基于近似模型的稳健设计方法中近似模型预测误差易导致优化解约束失效的问题,综合考虑参数不确定和近似模型预测不确定的影响,建立基于2种不确定因素的稳健设计方法,并通过数学测试案例验证所提方法的优化效果.同时,针对车身轻量化问题进行应用研究,选取非线性程度高、近似模型不确定影响大的耐撞性指标作为稳健约束.结果表明,基于2种不确定因素的稳健方法可以有效保证高维、强非线性问题优化解的可靠性,并在满足碰撞性能指标的前提下,达到车身减重11.06%的轻量化效果,从而验证了所提方法的可行性.     

结构疲劳寿命估计的概率和非概率混合模型研究

针对结构同时含有概率参变量和非概率参变量的情况,结合疲劳寿命估计的概率模型和区间模型,把随机参量作为实现值,通过两次寿命分析拟合出寿命下限的概率分布函数,进而得到混合变量时给定置信度下的疲劳寿命下限估计值.通过与区间估计模型比较,混合模型更为精确、可行.