一种基于失效概率相对误差估计的可靠性分析方法

为更高效地分析复杂机械结构的可靠性,提出了一种新的基于Kriging模型和失效概率相对误差估计的自适应分析方法.采用泊松二项分布的近似正态分布推导了样本符号不确定区域内真实失效样本数的取值范围,并通过引入比例因子重新定义取值下限,以确保真实失效样本数准确落在确定的区间内,进而给出了一种更精确的失效概率相对误差的估计.采用学习函数U实现自适应试验设计.通过两个算例验证失效概率相对误差估计和自适应分析方法的准确性、通用性及高效性,结果表明:本文方法不仅能准确估计失效概率的相对误差,而且显著减少了功能函数的调用次数.     

一种自适应PC-Kriging模型的结构可靠性分析方法

为提高小失效概率及耗时的复杂结构可靠性评估精度和效率,提出了一种基于PC-Kriging(polynomial-chaos-based Kriging)模型与自适应k-means聚类分析相结合的结构可靠性分析方法.PC-Kriging的回归基函数采用稀疏多项式最优截断集合来近似数值模型全局行为,并用Kriging来处理模型输出的局部变化.在基函数的建立上,PC-Kriging采用最小角回归(LAR)计算功能函数可能的多项式基函数集的数量,同时用Akaike信息准则(AIC)来确定最优多项式形式.自适应k-means聚类分析确保每次迭代添加若干个对失效概率贡献较大的样本点.通过两个数值算例分析,结果表明所提出方法在能够保证失效概率估计值的有效性和准确性的同时减小结构功能函数的评估次数.     

基于Kriging和MCMC的结构可靠性主动学习算法

在进行机械结构可靠性分析时,由于很多工程问题的性能函数较为复杂,计算成本很高,所以常采用代理模型拟合隐式性能函数来降低计算成本.为了能够利用较少的样本信息,获得较高的可靠度计算精度,将Kriging代理模型与学习函数相结合,提出一种主动学习可靠性分析计算方法.该方法找出学习效果最好的样本点对Kriging模型进行更新,...     

一种简便的刚架结构可靠性分析方法

首次将结构连续变更定理用于刚架结构的可靠性分析,并将该定理与概率计算、分枝定界法相结合对系统加以分析,计算结构总体失效概率·避免了总刚反复组装、求逆,大大简化了繁琐的运算,为结构系统失效提供了新判据·实现了变化结构的连续结构分析,加快了可靠性分析时效·算例表明结果令人满意     

基于AK-SDMCS的含缺陷核管道可靠性分析

为克服含缺陷核管道可靠性分析面临的计算效率低、精度差等问题,本文基于参数空间球分解思想提出了一种改进的主动学习Kriging代理模型方法。首先,给出含环向内表面缺陷核管道的主要失效模式和随机参数,并建立极限状态方程;其次,基于球空间分解思想改进主动学习Kriging模型方法,克服现有方法在求解小失效概率时主动学习本身计算量过大的缺点;最后,将所提方法应用于含缺陷核管道可靠性分析,并通过3个算例进行验证。结果表明,所提方法具有较高的计算精度和效率,可为含缺陷核管道可靠性分析提供有效手段。     

建筑结构可靠性基本分析方法及其在ANSYS上的实现

本文着重介绍了结构可靠性的基本原理和基本分析方法.并结合AN SY S软件,介绍了结构可靠性分析在计算软件AN SY S中的实现.     

一种改进的全局可靠性分析方法

基于Kriging模型的高效全局可靠性分析(EGRA)方法在每次循环迭代过程中只能增加一个样本点.为了提高EGRA方法的效率,提出了一种基于多代理模型的改进全局可靠性分析算法.通过引入Kriging模型的预测误差,在每次循环迭代过程中,计算多个代理模型的期望可行函数(EFF)获得多个最佳样本点,将这些样本点同时加入到样本库中并更新所有代理模型,直到满足给定的精度为止.在建立极限状态函数高质量的近似模型后,采用蒙特卡罗方法进行可靠性分析.两个数值算例的分析结果表明,该方法具有较高的效率和准确性.     

基于代理模型的工程结构可靠性分析

在实际工程结构的可靠性分析中,功能函数一般是复杂的非线性程度较高的隐式函数,给常用的一次二阶矩等传统可靠性分析方法带来效率低、求解难度大等困难,针对这一问题,可以使用代理模型代替原隐式功能函数进行可靠性分析.通过多个数值算例对比了基于二次多项式响应面法(RSM)和Kriging方法进行可靠性分析时的计算效率和精度,同时研究了多次拟合近似代理模型过程中的样本全部累积和选择累积策略.算例表明,RSM难以对非线性程度高的极限状态曲面作出较好的拟合,Kriging方法有良好的预测能力,无论是在计算效率还是精度上都要优于RSM.因此继续基于Kriging方法对3个工程结构进行可靠度分析,算例结果表明若未进行样本累积,有可能迭代过程振荡不能收敛到最终的可靠指标值;迭代过程中采用样本累积能显著改善收敛性能,通常样本选择累积在计算效率和精度上都要优于样本全部累积.     

基于Kriging模型的特殊螺纹油管和套管接头密封可靠性分析

以某型特殊螺纹接头为分析对象,建立该特殊螺纹密封可靠性功能函数,通过有限元方法对螺纹接头进行载荷包络线试验仿真,确定载荷包络线试验中螺纹接头密封失效的最危险载荷点。基于该最危险载荷点,通过随机化影响特殊螺纹密封性能的11个参量,利用Kriging代理模型对螺纹接头进行可靠性分析,确定其在载荷包络线试验中最危险载荷点下的密封可靠度。结果表明:基于Kriging模型的密封可靠性分析是评价特殊螺纹接头密封性能的一种有效方法,能够满足工程应用的需要,可用于特殊螺纹接头的设计、优化和选用。     

基于Kriging和Monte Carlo的动态可靠性算法

首次穿越法可以得到失效概率随时间的变化,但是计算复杂提高计算成本.拟静态法计算量较小但是只能得到给定时间段对应的失效概率值,不能得到其变化趋势.针对以上问题,本文结合Kriging模型和Monte Carlo方法提出一种动态可靠性分析方法AK-MCS-T.AK-MCS-T即拥有拟静态法计算量小的优点又可以给出失效概率随...     

蒙特卡罗法在结构可靠度分析中的应用

本文在蒙特卡罗直接法的基础上,利用全概率公式,导出了改进的蒙特卡罗法.大量分析计算结果表明:该法与目前在结构可靠度分析中常用的几种蒙特卡罗法相比,具有适用性广、收敛性好、模拟次数基本不受失效概率影响等优点,不仅能求解构件可靠度问题,而且能方便地求解体系可靠度问题,对于一般工程问题,只需模拟二、三万次,就能满足精度要求.     

用引入模糊示性函数的蒙特卡洛方法计算结构的失效概率

提出结构的失效除了具有随机性还应具有模糊性的观点,阐明了用模糊示性函数的蒙特卡洛方法计算失效概率的基本原理,从而将各种极限状态统一起来,并使计算所得的失效概率更接近于实际．示例表明,本文方法是完全可行的．     

基于Kriging改进响应面的挂篮可靠度分析

将Kriging改进响应面法推广到挂篮使用可靠度分析中,研究了范和港大桥牵索挂篮的可靠度问题。通过拉丁超立方抽样选取少量均匀分布的样本点,快速拟合出接近极限状态方程的响应面,进而计算结构的可靠度。计算结果表明,Kriging改进响应面法是可行且有效的,范和港大桥挂篮在使用中具有较高可靠度。     

超静定结构系统疲劳可靠性分析的蒙特卡洛方法

研究了超静定结构系统疲劳失效的渐进性质,考虑到疲劳损伤的累积及疲劳破坏过程中载荷的重新分起,导出了系统破坏过程中的若干基本关系。在此基础上,建立了用蒙特卡洛方法模拟系统疲劳破坏的实际过程并计算整个结构系统疲劳失效概率的流程。进一步研究了采用重用性抽样技术提高抽样效率的问题。在例题中利用蒙特卡洛方法的计算结果对采用一阶可靠性方法分析的结果进行了检验。     

面向结构可靠性分析的并行自适应加点策略

现有的自适应加点策略多局限于Kriging模型,或在每次迭代过程中只能选取一个最佳样本点,效率较低.为解决上述问题,本文提出了一种通用的并行自适应加点策略CF-K.该方法考虑了样本点的局部不确定性并确保所选样本点分布在极限状态函数附近;此外,结合k-means算法以实现并行计算,即利用多台计算机在每次迭代的同时进行多个样本的仿真.算例分析表明,与其他方法相比,所提方法在满足精度要求的条件下具有更少的迭代次数,更节省时间.基于所提方法的结构可靠性分析不仅在计算效率和精度之间取得了较好的平衡,在理论上还可用于任何现有的代理模型.     

结构可靠性分析中参数灵敏度的计算方法

针对结构可靠性分析中重要的方法之一——蒙特卡洛模拟方法，本文提出了一种计算分布参数灵敏度的新方法，此方法不需要新的抽样产生或失效标准的重新评估。同时对该方法进行了举例说明。