基于响应面法的地表塌陷可靠度分析

地下矿开采诱发的地表塌陷已成为矿山生产中重大的安全隐患.目前地表塌陷范围圈定仍采用传统的岩移角概念,其圈定范围与实际塌陷范围存在较大偏差.为改善上述问题,基于响应面法得到的可靠度指标建立了塌陷区范围的计算方法.首先利用离散元数值计算方法开展岩层塌陷变形的岩体力学参数敏感度分析,选择敏感度较强的参数作为随机变量拟合响应面函数;然后采用MATLAB计算不同劣化程度下岩体的可靠度指标,最终利用可靠度指标划分不同风险等级区域.利用该方法对辽宁省朝阳新华钼业有限责任公司钼矿塌陷区范围进行了计算分析,数值计算结果显示,岩体的弹性模量、内聚力和内摩擦角是地表塌陷区计算的敏感性参数,通过与无人机扫描的塌陷坑范围比对,证明提出的塌陷区计算方法较为合理与准确,可以为矿山塌陷区的安全管理提供工程指导.     

椎间盘材料参数识别的响应面法

针对椎间盘材料参数识别问题,提出了一种基于有限元反分析的响应面法.该方法采用Box-Behnken试验设计方法进行材料参数组合,利用有限元模型模拟不同材料参数组合的应变,以仿真结果和实验结果的均方根误差为目标函数,将具有交叉项的二次多项式作为响应面函数,通过回归分析确定其待定系数,经过方差分析对其进行简化,并对其精度进行验证.最后,应用响应面优化算法搜索最小化目标函数值的材料参数的组合.通过算例验证了采用响应面法识别的材料参数的仿真结果与实验结果具有较好的一致性.研究方法为识别其他生物力学材料参数提供了途径.     

基于响应面法的基坑支护结构稳定可靠度分析

保证基坑支护结构的稳定性是基坑工程设计与施工中的重要课题,在基坑支护结构的设计中常采用的安全系数法是未考虑到设计参数的随机性与变异性的定值设计法,而将结构可靠度理论引入到基坑工程中来,则可以定量地考虑工程中实际存在的不确定性因素,因而能够对结构的可靠性作出更为客观和合理的判断。针对一重力式基坑支护工程实例,采用响应面法计算了3种基坑稳定性验算模式的可靠指标及失稳概率,并与一次二阶矩法的计算结果进行了对比分析;在此基础之上研究了土体参数,即变异系数、均值和相关系数等对稳定可靠指标的影响,从中总结了相关有益的结论。     

响应面法在连续梁桥结构体系可靠度分析中的应用

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。利用传统的可靠度分析方法有一定的困难,文章介绍了响应面法的特点及其具体做法,并用算例来验证其计算结果,最终将其应用于桥梁工程的可靠度计算中。     

响应面与强度折减有限元耦合的方法研究边坡可靠度

用响应面法分析复杂结构的可靠性问题时,在不降低计算结果精度的前提下,通过对传统响应面法的样本点选取进行改进,以减少在迭代求解近似响应面过程中所需样本点的个数,达到减少结构分析次数的目的.在此基础上将响应面与强度折减有限元耦合,借用响应面(RSM)思想重构边坡稳定极限状态方程,进行边坡稳定可靠度分析.算例分析表明:响应面与强度折减有限元耦合的方法研究边坡可靠度是有效和准确的,将有着广阔的应用前景.     

结构可靠度分析的变f序列响应面法及其应用

提出了结构可靠度分析的变f序列响应面法和相应的收敛控制准则,并应用于非线性极限状态函数的可靠度计算。该方法用简单的二次函数逐步逼近原来的复杂函数,并由该二次函数计算可靠指标的近似值。这一方法简化了迭代计算过程,减少了迭代次数,有效地提高了计算精度和计算效率,对于在型复杂结构的可靠度分析较为适宜,并可推广应用于动力问题等的可靠度分析。     

基于响应面和蒙特卡罗法结构位移可靠度

为了研究结构位移可靠度,以门式框架为例,利用MATLAB软件编制基于蒙特卡罗法、响应面法、响应面—蒙特卡罗法的计算程序,采用数值模拟方法对结构进行可靠度分析。得到结构的失效概率、可靠指标、结构最不利点水平位移的概率分布情况。计算结果表明:这几种方法计算结构的失效概率与文献[5]结果接近,但蒙特卡罗法的计算工作量大、时间最长,响应面法的计算时间最短。响应面—蒙特卡罗法、响应面—重要抽样蒙特卡罗法在较少样本的情况下可以达到较高的精度要求,且计算效率较高。本文基于MATLAB编制的可靠度模拟分析程序为复杂结构可靠度分析提供了参考。     

结构可靠度计算的Neumann展开响应面法

当结构功能函数无法表达为随机变量的解析表达式时,响应面法是一种有效的可靠度计算方法,但该法在进行有限元数值试验时需进行多次确定性有限元分析,效率较低。提出一种改进的响应面法,即Neumann展开响应面法,该法通过引入Neumann级数展开式,可以有效缩短有限元数值试验时间,从而提高响应面法的计算效率。数值算例表明,结构刚度矩阵规模越大,Neumann展开响应面法的计算效率越高。     

基于优化形状参数法构造机翼结构响应面

径向基插值函数中的形状参数决定了函数的近似能力.以提高RBF的近似能力为目的,通过构造RBF的误差函数,以优化的方法对形状参数进行选择.算例测试表明:相比于Kriging模型,算法有效地提高了RBF对高维问题的适应能力.最后将RBF应用于高空长航时机翼结构响应面的构造,对机翼质量、蒙皮最大应力和机翼前缘位移的计算做近似,获得了比较好的近似效果,同时进一步验证了算法的有效性.     

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.     

参数不确定结构平稳随机响应虚拟激励摄动方法

基于虚拟激励法建立了平稳随机荷载作用下参数不确定结构随机响应分析的虚拟激励摄动方法.首先应用虚拟激励法将原复合随机问题精确地转化为单随机问题,进而推导了随机响应对不确定参数的灵敏度计算公式.随后由Taylor级数展开得到结构平稳随机响应对不确定性参数的摄动列武,并按数理统计方法得到响应的概率特征.最后应用建立的摄动方法...     

曲面法优化超高强度钢的淬火工艺参数

为获得超高强度钢22MnB5热成形过程中最佳的淬火工艺参数,采用正交实验设计法进行实验设计,并采用响应曲面法对实验结果进行优化分析.选择奥氏体化温度和保温时间作为优化因子,研究各因子对淬火硬度和抗拉强度的影响.先对淬火硬度以及抗拉强度进行了单目标优化,获得了单目标最优值,再结合理想点法对各目标进行了多目标优化,获得全局最优值.最后从微观角度对优化结果展开了探讨,进一步验证了预测模型的可靠性.     

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。     

基于响应曲面法的新型阻尼器特性分析

结合液体阻尼器的优点与柔性机械手的自身特点设计一种新型阻尼器。针对阻尼器的流固耦合模型分析困难的问题,引入一种数值方法来处理流固耦合模型的新思路。首先利用有限元法建立阻尼器模型。采用DOE试验法得到阻尼器各参数对液体附加刚度和阻尼的灵敏度。然后利用响应曲面法得到油膜厚度和黏度与阻尼的响应曲面并进行分析,同时对其拟合精度进行验证。结果显示出响应曲面法的有效性。最后,通过算例分析验证阻尼器的有效性,并进一步验证上面得出结论的正确性。     

盐岩地下储库运行期失效概率分析

基于响应面法,以有限元为基础,将极限状态曲面近似表示为随机变量的显式,结合蒙特卡罗方法提高失效概率的计算效率;储库整体属于串并联结构体系,根据失效准则确定失效概率最大的单元,以此为基础确定系统的失效模式,计算体系失效概率及可靠度。以金坛盐岩地下储气库为例,计算结果表明腔体中部失效概率随储气内压增大逐渐减小,内压达到一定数值时失效概率又逐渐增大;腔体上部及下部失效概率随内压增大逐渐增大。运行条件下,储库失效主要为内压较大时上部及下部结构的剪切失效。因此,运行过程中应对储气内压严格控制。     

带有参数非确定性的单层厂房结构的地震响应

将材料参数非确定性和输入外荷载非确定性等的影响用结构的自振圆频率和响应的屈服位移的非确定性来表征，采用Monte-Carlo模拟方法对自振圆频率和结构响应的屈服位移考虑为非确定性参数时结构的非线性最大位移响应、最大恢复力响应进行计算分析，并对结构抗力与外荷载效应的相对比值对非线性结构系统可靠指标的影响进行初步研究。结果表明，非确定性参数对结构最大响应有显著影响，不同的非确定性对结构响应的影响程度不同，在非线性结构动力分析中区分各种非确定性因素的贡献是非常重要的。     

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.     

基于响应面法的复合材料舱壁结构优化设计

为减轻船舶结构重量,提高船舶的承运能力,造船企业逐渐考虑采用复合材料结构替代常规的钢制舱壁结构。为得到最佳的舱壁结构设计参数,提出了一种将响应面模型与遗传算法相结合的优化设计方法。采用Box-Behnken设计方法,在设计空间中抽取样本点并进行模拟,建立舱壁最大变形、最大Mises应力及质量的响应面模型。利用遗传算法对响应面模型进行优化,得到Pareto最优解。仿真实验表明:与原先的钢制舱壁方案,优化后的质量减轻了约23%,最大变形基本与钢制舱壁方案一致。研究结果表明所提出的方案适用于工程结构多参数优化设计。