同源随机激励下基于系统动力可靠性的结构优化设计

把结构系统动力可靠性分析与最优化设计结构起来，以结构系统的最小质量为目标函数，给出了考虑在同源随机激励下多自由度线性系统总的可靠性的结构优化设计方法，运用谱分析理论，推导了结构系统在平稳随机过程激励下响应的统计特征，同时结合首次超越破坏的Possion模型计算结构系统的可靠性，最终采用广义乘子法得到结构系统设计变量的最优值，计算结果表明该方法是可行的。     

多自由度线性系统对随机激励的广义动力响应统计特征的直接计算方法

机器或结构可以离散为一个多自由度系统,当它受到随机激励时,必然要产生功力响应。因此,本文提出了多自由度线性系统对随机激励的广义动力响应统计特征的直接计算方法,并举例说明了这种方法的应用,以便更好地对在随机负荷作用下的机器或结构进行可靠性设计和随机疲劳计算。     

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.     

基于随机摄动法的可靠性灵敏度计算的修正公式

为了更好地解决工程实际中的非线性系统的可靠性求解问题,基于可靠性设计的随机摄动法,将可靠性设计理论和灵敏度分析方法相结合,对具有正态分布随机参数的可靠性灵敏度计算方法进行了修正,使其更加适用于工程实际中的非线性结构系统.编制了参数化的计算机程序,得到了结构可靠度随基本随机变量均值的变化曲线,并结合数值算例证明了针对强非线性的极限状态方程,运用修正后的方法使结构的可靠度对基本随机变量均值灵敏度的计算精度得到了明显的提高,为工程实际提供了更加精准的理论依据.     

基于累积损伤的随机结构系统刚度可靠性分析

根据疲劳载荷造成的累积损伤对材料极限应力的影响,结合材料强度与弹性模量之间的关系,给出了结构构件在基于累积损伤下的剩余弹性模量的表达式,并分析了其数字特征。考虑结构的随机性,在求解可靠性指标时,采用改进的一次二阶矩法和随机有限元相结合的算法,以改进的分枝限界法寻找主要失效模式,以PNET法计算结构系统可靠性。算例表明:结构系统在设计寿命内虽然满足了系统疲劳可靠性的要求,但随着使用寿命的增加,结构系统刚度可靠性在下降,当疲劳载荷循环次数大于11.08×105时,结构系统结构刚度可靠性不能满足设计要求。     

涡轮盘随机结构可靠性研究

摘要：利用有限元软件对转子进行可靠性分析时,转子的结构以及其他设计参数都是以确定量来进行分析的, 不能实现设计参数为随机情况下的可靠性分析。以弹性力学为基础,从转子的微元体出发,推导出离心力和温度场同时对转子系统影响的等厚度和变厚度轮盘任意一点的应力计算式。考虑了转子随机结构尺寸、温度应力、转速和材料强度等参数的随机性,利用应力-强度没干涉模型、积分随机有限元和Gram-Charlier级数方法对转子进行可靠性分析,实现了转子系统随机结构的可靠性计算,且计算精度较高。     

非平稳激励下结构动力可靠度计算

在非平稳激励下,讨论了结构的动力可靠性:对响应为高斯分布时,给出了以概率乘积形式表示的可靠度表达式;对更广泛的分布形式,文中利用有序统计和极值理论,给出结构响应的可靠度简化计算方法.并以某类继电器为例,计算了继电器接触系统的动力可靠性.     

刚性拉索横向振动控制的模态等效方法

缆索结构系统跨度大、刚性低、阻尼小,属于大柔性结构,它们经常承受随机载荷如阵风激励,系统要求很高的可靠性;而它们在这种激励下产生的低频谐振,会导致大的振幅而可能有破坏性事故发生,故需要一种有效的方法控制这种横向振动。该文在考虑索抗弯刚度的基础上,通过模态等效方法,采用Hamilton原理经过迭代计算求出抑制振动的轴向主动最优控制力,方便快捷地实现了两端不同支承情况下刚性拉索横向振动的主动刚度控制。     

应用随机进程代数的网络系统可靠性预计方法

针对复杂结构网络系统可靠性预计建模与分析的难题,提出了一种应用随机进程代数的网络系统可靠性预计方法.通过分析3种基本网络拓扑结构,研究了网络系统随机进程代数模型的建立方法,根据随机进程代数操作语义,推导出一个带时间延迟的可靠性标记变迁系统,依据其隐含的马尔可夫转移关系和系统的当前状态,计算得到系统在一段时间内的可靠性预计值.仿真实验表明,该方法能精确刻画网络系统随机行为以及组件之间的相互关系,可有效预测不同状态下系统的可靠性水平.     

具有动应力、动位移可靠性约束的结构优化设计

讨论了随机参数结构在微机荷载激励下的优化设计问题,建立了具有动应力、动位移可靠性约束和设计变量上、下限约束的工程结构优化数学模型,并将可靠性约束等束显示化为常规约束,优化中采用复合形法求解。算例表明了文中建立的优化模型和提出的求解方法的正确性与可行性。     

基于可靠度的抗震结构优化设计

考虑结构不同功能失效时损失情况不同这一事实，遵循抗震设计规范的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设计原则，提出了基于不同功能要求的可靠度优化设计方法，计算结果表明，采用此方法可以在概念意义上合理改善结构体系的抗震性能，降低结构在地震作用下的损失。     

已建立交桥工程系统抗震加固优化方法研究

考虑参数不确定性和桥梁上部结构摩擦等因素的影响 ,对已建立交桥桥墩和桥梁上部结构进行了可靠性分析 ,进而研究了基于可靠性的已建立交桥结构抗震加固优化分析方法 ;把已建立交桥结构作为整体系统 ,以可靠度作为协调参数 ,运用结构优化方法解决了结构安全性和经济性之间的矛盾 ,从而为实际已建立交桥结构工程系统抗震加固和抗震对策提供了实用的分析方法     

复合材料层合板的可靠性优化和鲁棒特征

采用遗传算法分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化和鲁棒问题．单元层可靠性分析时,取初始缺陷、强度参数为随机变量,采用一阶矩法和Tsai—Wu准则分析每个单元层的失效概率．系统失效概率的计算基于首层失效假定,把系统看作为单元层的串联结构,系统中任何一个单元层的破坏就看作为系统的失效．在此基础上,对结构的可靠性优化和鲁棒特征进行了研究,分析了对称层合板的层数、可靠度和纤维方向角之间的关系,为结构设计提供参考．     

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     

Probabilistic Optimum Design of Symmetric Laminates under First-Ply Failure

This paper proposes a procedure for the optimum design of composite laminates with initial imperfection under probabilistic considerations. The initial imperfection, strength parameters and ply-level thickness are considered as random variables. Ply-level failure probability is evaluated by the first order reliability method and system reliability is computed based on the first-ply failure criterion. The optimum design is formulated to consider the laminate thickness as the objective function and reliability requirement as the constraint. A numerical example is presented to demonstrate the methodology proposed.     

钢筋砼框架结构的系统可靠性优化设计

推导了钢筋砼结构可靠性优化设计所需的约束条件和目标函数，并建议通过求主要破坏机构来计算结构系统的可靠度，在采用分部优化策略的基础上，实现了结构系统可靠性分析与结构优化设计的有机结合，并将该方法和确定变量的现行设计方法进行了比较，指出了钢筋砼框架结构的系统可靠性优化设计的优点，为工程设计和修订规范提供了理论依据。     

基于遗传算法的层合板结构的可靠性优化设计

采用遗传算法分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化问题．优化设计时，以层合板结构的厚度最小为目标函数，以可靠度要求为约束条件．在可靠度分析中，取初始缺陷、强度参数、单元层的厚度为随机变量，采用一阶矩法和Tsai-Wu准则分析每个单元层的失效概率，系统失效概率的计算基于串联系统假定．通过比较遗传算法与序列二次规划法的计算结果，证实了遗传算法用于可靠性优化设计的有效性．     

基于系统可靠度的预应力空间网格结构优化

为降低预应力空间网格结构系统优化分析的复杂度,提出一种利用改进的遗传算法进行结构系统可靠度约束下的最小质量优化设计的方法。该方法将系统可靠度作为结构优化控制参数,采用分枝限界法判定系统的主要失效模式,应用PNET法计算系统的可靠度。算例分析表明,该方法得到的最优个体质量相对于最佳矢量型法降低了2．82％。该方法合理有效,具有工程应用价值。     

多参数位移反分析优化设计与约束反演

针对岩土工程位移反分析，提出一般地应力场优化设计的数学形式，构造了岩层变形破坏的结构性计算模型。应用以有限元和约束优化为基础的正定式化方法进行了多参数约束反演，并编制了计算程序。通过地应力参数和岩层结构模量的数值反演算例，说明优化设计和约束反演能同时有效地识别多个参数，可提高反演可靠性和准确度，且能保障计算稳定性。     

基于疲劳可靠性优化设计的深水导管架平台多级模糊选型

分析深水导管架平台方案优选的系统决策问题,给出四种初始设计方案,将基于谱分析方法求得平台的系统名义疲劳可靠性指标作为一项关键约束对平台方案进行优化.根据优化后各方案的最优结构性能参数,综合考虑影响深水导管架平台选型的各种因素,由二元对比方法确定影响因素的权重以及相对隶属度,最终采用三级模糊优选方法对优化后的方案进行模糊优选,并以200 m水深导管架海洋平台作为实例进行分析.结果表明,与传统分析方法相比,先由优化分析得到各初始方案的最优结构性能参数,可以为模糊选型提供准确的定量化指标,减少了模糊因素,更有利于对深水导管架平台设计方案做出合理的评价.