一种新的结构可靠性计算方法—响应面法

本文提出了一种新的结构可靠性计算方法－响应面法，该法综合运用了多项式拟合、Ｒａｃｋｗｉｔｚ－Ｆｉｅｓｓｌｅｒ法和重点抽样Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ法，并可和有限元方法相结合，在求解问题的能力及算法的精度和效率等方面都具有优越性，并具能够求解现有的近似方法不能解决的或不能很好解决的问题，值得在大型复杂工程构可靠性分析中推广应用。     

用于结构可靠度分析的多响应面法

在分析单响应面法精度的影响因素基础上 ,提出了改进的多响应面法 .然后以两个因子功能函数为例 ,推导了多响应面的设计与估计公式 ,并通过算例比较了多响应面法与JC法、Monte Carlo法及单响应面法的计算精度 .结果表明多响应面法的精度好于单响应面法 .     

逐步回归响应面法

在自适应过程中采用加权逐步回归对响应面进行拟合,有效解决了响应面函数中平方项和交叉项的聚舍问题,并可避免样本中存在的多重共线性造成的失真。算法根据迭代法中设计验算点附近的反馈信息对响应面的参数和形式同时作动态调整。由于样本点可以累积使用,每步迭代只需已入较少的样本点,使重分析的次数大为降低,适用于复杂结构的可靠性分析,数学和有限元算例表明,算法能在验算点附近精确,快速,稳定地逼近未知极限状态方程。     

一种改进的结构可靠度分析中响应面法

在实际工程结构的可靠度分析中,极限功能函数通常很难用明确的表达式表达,响应面法因其自身的优点得到了广泛的应用.为进一步提高求解效率,提出了一种改进措施,在迭代求解过程中,不同于通常的每次都在插值点处展开2n 1个样本点,而是用插值点逐步替代距离极限状态曲面最远的点,直至收敛到给定的精度要求.通过算例进行的对比分析证明,改进的响应面法在没有降低计算精度的前提下,使有限元分析次数显著减少.该方法尤其适用于大型复杂结构的可靠度分析.     

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。     

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。     

基于泰勒展开的结构响应面方法

针对结构优化设计问题中约束条件是设计变量隐函数的问题,分析了传统多项式基响应面法的基本思想及其在拟合精度方面存在的问题;在此基础上通过对求解区域进行网格划分以及偏导数差分的推导给出了基于泰勒展开的响应面方法的具体形式,最后结合算例分析验证了改进后的算法不仅能够提高响应面方法的求解精度,而且能够有效地实现结构优化设计中隐函数的显式化.     

结构可靠性灵敏度因子计算的一种方法

在分析传统的灵敏度因子计算方法的基础上,提出了一种新的灵敏度因子计算方法。它解决了传统定义中难于处理的确定性设计变量与随机变量混合和多模态失效问题分析,不仅适合于只有随机变量和只有确定性变量的情况,也适合于它们的混合情况。对典型实例的计算分析表明,新方法更能反映各因素对结构失效的影响,具有较大的理论和实践意义。     

计算结构瞬态响应的一种新的数值积分方法

以往计算瞬态响应的各种数值方法,例如Wilson θ法、Newmark法等,步长的选择都受到系统固有频率的限制。本文提出的方法克服了这一缺点,从而改善了数值计算的精度,尤其是对固有频率较高的系统更显示其优越性。本方法是利用二次样条函数对Duhamel积分中的非振荡型函数进行插值,导出了相应的数值积分公式。并通过解的误差估计和实例计算表明本方法确实具有上述优点。     

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.     

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.     

极限的求导剥离法则

给出一种新的求函数极限的方法———求导剥离法,使许多常见的经典求极限之例得到巧解和扩充.     

计算再生核的一种新方法

利用卷积及H^1（R）的再生核给出了一种计算H^n(R)的再生核的新方法。     

结构系统可靠度的近似分配方法

应用结构体系可靠度的近似分析方法，把结构体系的主要失效机构简化等效的串联系统，在假定各主要失效机构的费用函数相同的基础上，进行了结构体系可靠度的近似分配。分配结果表明，该方法可以满足工程设计的经济性和安全性的要求。     

计算旋转叶片动态频率的一种新方法

针对旋转叶片的结构和工作特点,基于旋转态下的悬臂梁理论,建立了考虑叶片离心力作用的动力学方程.采用梁函数法推导了在变转速状态下悬臂梁频率的解析表达式,进而确定了叶片在离心力作用下的固有频率随转速的变化规律,获得了叶片动频率、静频率与转速之间的关系,得到了一种新的叶片动频系数公式.最后,采用解析法和经验公式法分别计算某叶片的前三阶动频,结果表明该方法的合理性.     

结构点可靠度计算方法研究

实际工程结构复杂多样,如何选用一种最佳的可靠度分析方法是工程人员常遇问题.分析了结构点可靠度的基本方法:一次二阶矩法、高次高阶矩法、响应面法、蒙特卡方法、随机有限元法的特点及适用条件,为人们选用其方法进行结构可靠度计算提供一个有价值的参考.     

结构动态可靠性的全随机过程模型

对现行结构可靠性分析采用的只考虑荷载随时间变化的“半随机过程模型”进行改进,提出了考虑结构动态可靠性的“全随机过程模型”方法。基于结构抗力与荷载效应相互独立的基本假设,充分依据结构抗力的变化规律,及结构荷载效应的统计规律推导得出该方法。该方法简单易行,方便工程应用。经计算验证,该方法结果比现行可靠度计算方法更精确,并且与之相协调。该方法可以为基于可靠性的结构评估和寿命预测及剩余寿命预测提供依据。     

验算点法（JC法）求解可靠指标β的一种新方法

介绍了一种求解可靠度指标方程组的新方法，此方法与传统求解复杂超越方程组的方法相比具有不易发散、收敛速度快和计算结果精度高的特点。介绍了一个计算实例能求出不同荷载效应ρ所对应的可靠度指标β。