基于Taylor-Edgeworth级数的结构可靠性分析

为了解决工程实际中高维非线性或功能函数为隐式的情况给结构数值分析带来的困难,文中提出了一种新型结构可靠性直接分析方法.首先利用降维算法将维函数展开为个一维函数的形式,再将各一维函数中的变量运用变量转换方法进行变换,并结合Gauss-Hermite数值积分方法,计算得到个一维函数的原点矩及中心矩,将所得矩信息与Taylor展开计算出的结构功能函数的中心矩结合,再借助Edgeworth级数法推导出结构功能函数的累积分布函数表达式,并运用结构可靠性理论计算得到结构功能函数的失效概率.该方法在计算过程中无需进行多重积分计算功能函数的统计矩.数值算例结果表明该方法正确可行.     

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．     

结构系统中疲劳失效途径失效概率计算的二阶可靠性方法

针对结构系统疲劳可靠性分析中失效途径极限状态函数的非线性性质,提出用二阶可靠性方法（ＳＯＲＭ）计算疲劳失效途径的失效概率．文中介绍了疲劳失效途径的可靠性模型及结构系统二阶可靠性方法的基本原理,并通过例题说明了计算过程．计算结果表明,采用二阶可靠性方法可使失效概率的计算精度得到显著的改善．     

用一阶二次矩方法进行海洋平台结构系统的疲劳可靠性分析

提出了对海洋平台进行结构系统疲劳可靠性分析的方法，将管节点的疲劳破坏作为整个系统疲劳可靠性模型中的失效单元，用一阶二次矩方法计算失效途径的疲劳失效概率，并应用β－解链法搜寻关键失效途径。在计算整个结构系统的疲劳失效概率时，利用等效线性安全余量的概念建立失效途径的等效失效单元，从而可计及各失效途径之间的相关性。     

结构可靠度的四阶矩分析法

应用最大熵理论构造了随机变量以其前四阶矩统计参数表达的概率密度函数，应用泰勒二次展开推导了结构功能函数前四阶矩的近似表达式，并用变分法给出了结构失效概率的离散化计算公式。分析结果表明，本文建议的方法具有较好的计算精度。     

桥梁涡振可靠度参数不确定性影响分析

通过风洞试验获取桥梁涡振涉及的风-桥梁相互作用、桥梁结构特性等参数,借鉴已有研究成果确定上述参数的经验分布类型和统计特性;选取不同的涡振最大振幅模型建立了3种形式的桥梁涡振功能函数,应用基于最佳平方逼近理论的二次四阶矩法和Monte Carlo模拟法,估算参数随机特性的传递对桥梁涡振的影响;选取一座大跨度桥梁分析了参数变异系数、偏度系数、峰度系数和分布类型等不确定性对桥梁涡振失效概率的影响.研究表明,运用基于最佳平方逼近理论的二次四阶矩法计算桥梁涡振失效概率具有较高的精度和效率,且该失效概率对Strouhal数和Scruton数敏感,对功能函数的表达形式不敏感;参数的变异系数对桥梁涡振失效概率的影响比偏度系数和峰度系数大,在不改变参数前四阶矩的前提下,其分布类型对失效概率无影响,建议在估算桥梁涡振可靠度时需对参数不确定性进行深入分析.     

基于降维算法的结构混合可靠性分析方法

针对工程实际中同时带有模糊变量与随机变量的结构混合不确定性问题,提出1种基于降维算法的混合不确定性变量的可靠性分析模型。首先,利用模糊数学中的λ-截集概念,将模糊变量转变为水平截集下相应的区间变量,再借助于降维算法,将含有n个随机变量的结构功能函数Z展开为n个一维随机变量函数;将所得到的降维表达式进行泰勒展开,得到结构功能函数的上、下界表达式;运用变量转换方法将其中的随机变量转换为均值为0,方差为0.5的正态分布变量,并结合二项式展开定理、Gauss-Hermite积分方法与变量转换方法计算出结构功能函数上下界的统计矩;将所得的矩信息应用到Edgeworth级数展开式中,计算得到对应于λ-截集的失效概率区间,从而获得失效概率的隶属度函数。研究结果表明:本文提出的方法不仅计算精度高,而且计算量小。     

β分布在岩土工程模糊可靠性分析中的应用

基于概率论,给出了一种模糊可靠性指标的计算模型.选用分布区域有限的β分布作为随机变量的概率分布类型,由功能函数中随机变量的相关数据确定模糊事件的"模糊临界区间".将β分布函数引入到模糊失效事件的隶属函数中,使隶属函数具有在整个定义域上光滑、曲线中心对称的特点.针对岩土工程问题中功能函数较简单的情况,推导出计算模糊事件失效概率的具体表达式.通过实例得出了竖向承载桩承载力的模糊失效概率与相应的可靠性指标.计算实例表明,本方法在进行可靠性分析中具有精度高、计算简便等优点.     

木塑框架结构的可靠性分析

为了分析单跨双层木塑框架结构在实际应用中的可靠性,确定其塑性铰的位置和个数,利用了失效树法确定主要失效机构,根据虚位移理论确定它们的功能函数,分别计算8个主要失效机构的可靠性指标及失效概率.运用相关性分析法确定了该结构体系失效的代表机构,通过概率性网络评价技术计算其失效概率和可靠度,该单跨双层木塑框架结构的可靠度为91%.     

改进的Rosenblueth方法及其在结构可靠度分析中应用

对Ｒｏｓｅｎｂｌｕｅｔｈ方法提出了改进措施，使改进后的Ｒｏｓｅｎｂｌｕｅｔｈ方法可以较精确求得功能函数的前四阶概率矩．应用最大熵法拟合功能函数的概率密度分布，从而求解极限状态方程的失效概率．本法对复杂不易求导和工程中常见的隐函数表达的极限状态方程的可靠度分析十分简便     

计算不变密度的一种二次样条最大熵方法

用二次样条函数来数值逼近对应于非奇异变换的Frobenius-Perron算子的不变密度.所提出的方法消除了使用多项式函数的最大熵方法中出现的坏条件性.只要不变密度有足够的光滑度,由于算法的高阶收敛速率,随着矩量函数个数的增加,数值计算的精度会迅速增加.给出的数值例子验证了算法收敛速度的理论分析.     

计算不变密度的一种二次样条最大熵方法（英文）

用二次样条函数来数值逼近对应于非奇异变换的Frobenius-Perron算子的不变密度.所提出的方法消除了使用多项式函数的最大熵方法中出现的坏条件性.只要不变密度有足够的光滑度,由于算法的高阶收敛速率,随着矩量函数个数的增加,数值计算的精度会迅速增加.给出的数值例子验证了算法收敛速度的理论分析.     

基于高阶叠层矩量法的二维导体柱电磁散射计算

基于高阶叠层矩量法理论,以三阶修正勒让德多项式为高阶叠层基函数,推导出表面电流公式,并将其应用到导体方柱和导体圆柱的二维导体电磁散射计算.数值计算结果表明:与传统的低阶基函数和三角基函数的方法比较,高阶叠层矩量法有更快的收敛速度,所需计算时间远远少于低阶矩量法;通过对高阶叠层矩量法计算TE波及TM波入射导体圆柱的电磁散射结果的比较,可知用于TE波时的计算收敛速度和效率都不及TM波;文中定义计算时间减少率,用于量化两者收敛速度的差异.数值计算结果同时也验证了高阶叠层矩量法有利于解决电大目标的电磁散射计算.     

Neumann法在大坝可靠性分析中的应用

本文介绍了一种用于结构可靠性分析的随机有限元法，用它来计算结构响应变量的各阶统计矩，结合ＪＣ法和一次二阶矩法对一卒砼坝坝体了可靠性分析，计算出其可靠性指标及失效概率。该法与其它方法比较有计算快捷、精度较高的优点。该法已经用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编制成适用于在微机上计算的程序。     

基于最佳一致逼近的高阶矩量法及其应用

文章应用最佳一致逼近理论构建了一种高阶基函数方法,并将其应用于二维电磁散射问题的求解。将计算结果与传统矩量法及解析解比较可知,该高阶矩量法在较低的剖分情况下,具有很高的计算精度。将此新型的高阶基函数方法用于电大导体和其它形状散射问题中,计算结果依然有较高的计算精度,从而有效降低了计算复杂度。     

结构非概率可靠性模型在断裂力学分析中的应用研究

工程实际中的构件或材料由于不可避免地存在缺陷或裂纹,其强度大大低于理想模型的强度.考虑含裂纹结构的性能参数、几何参数及作用载荷、缺陷特征等的不确定性的可靠性分析具有重要的工程实际意义.针对大型、贵重构件或材料样本数据少、统计信息缺乏的情况,提出了含缺陷结构断裂失效的非概率可靠性分析方法.对非概率可靠性度量方法进行了分析、比较,由于以断裂判据建立的功能函数往往为多维非线性方程,针对非概率集合可靠性模型的计算困难,提出用Monte-Carlo模拟方法计算非概率可靠度具有易实现、精度高的特点.本文方法克服了概率断裂力学(PFM)方法需要大量统计数据的局限性,具有重要的工程应用价值.实例分析对本文方法的可行性和有效性进行了验证.     

一种新的改进响应面法的结构可靠性计算方法

针对经典响应面方法计算结构的可靠度时计算量大、不够精确、易产生奇异解等问题,首先通过计算原来响应面函数的梯度函数得到方位向量,由方位向量得到旋转矩阵;然后,按照该旋转矩阵通过旋转坐标轴得到新的坐标系,在该新的坐标系用新的样本点构造逼近函数,所构造的逼近函数和原来极限状态函数在形式上接近;最后,通过反复迭代,得到极限状态函数的最大失效点,从而得到结构的失效概率.研究结果表明:本文方法改进了传统响应面法,提高计算精度,降低计算次数,是有效和可行的.     

基于粒子群算法和增广拉格朗日乘子法的混合可靠性分析

本文提出了一种基于粒子群算法和增广拉格朗日乘子法的混合可靠性分析方法.该方法通过引入参数的不确定性和区间变量,得到一种概率-区间混合不确定模型,充分利用增广拉格朗日乘子法将有约束优化问题转化为无约束优化问题,基于此进行求解和结构可靠性分析.数值算例和工程实例验证了该算法在计算结构可靠性问题时对于线性和非线性的功能函数有良好的收敛性和较高的计算效率.     

高阶SRC-KF SINS对准模型算法

基于SINS初始对准误差参数计算精度要求,利用Gauss-Hermite积分和Gauss-Lagerre积分数值逼近方法,证明了Bayesian最优估计理论的高阶球面径向联合积分数值逼近的五阶SRC-KF算法.通过状态向量坐标变换开展高阶球面径向数值积分逼近计算,根据获得2n2个球面径向采样点,利用高阶矩匹配方法设计采样点权值展开系统状态后验概率密度函数逼近计算,来达到非线性系统状态参数五阶SRC-KF最优估计算法高精度计算目的.采用四元数姿态建模方法构建新型SINS初始对准非线性误差模型,引入Lagrangian乘子算法计算四元数估计加权均值,最后利用SINS粗对准实验数据开展初始对准高阶SRC-KF模型算法仿真验证研究.通过UKF、CKF和五阶SRC-KF算法估计数据比较,五阶SRC-KF算法计算精度较高,数值计算稳定性好,验证了五阶SRC-KF算法的可行性及计算精度优势.