结构可靠度分析的优化算法

根据结构可靠指标的几何意义,建立了正态随机变量和非正态随机变量下的结构可靠度计算的优化模型,并利用已有的优化方法对其求解方法进行了研究。本文的方法无需对非线性功能函数作线性化近似处理,从而提高了结构可靠度的计算精度,扩大了其适用范围,为结构可靠度分析提供了一种新的思路。     

结构可靠度的粒子群优化算法

根据可靠指标的几何意义,建立任意随机变量下结构可靠指标的优化模型,首次将粒子群优化算法 (PSO)引入到工程结构可靠度分析中．与传统算法比较,分析了PSO解决可靠指标优化模型的优点所在,并 以具体的工程为例研究PSO解决可靠指标优化模型的收敛过程．结果表明采用PSO具有很强的适用性,提 高了结构可靠度的计算效率．     

接触问题可靠度分析的随机有限元法

首次提出接触问题可靠度分析的随机有限元法,建立了可靠度计算的基本公式,研制了电算程序。通过两子结构接触问题可靠度分析算例,验证了本文所述方法的正确性和可行性,实际计算表明,该方法具有收敛快,精度高的优点,适用于大型复杂结构的接触问题可靠度计算,并可推广到三维多子结构的接触问题可靠度分析。     

基于均值矩法的结构可靠度优化

针对以结构可靠度为约束函数的随机非线性优化问题,本文基于均值一次二阶矩法,探讨了其随机优化方法.利用等价转换方法,导出其目标函数和约束函数相应的等价形式,把其转化为一个确定性的问题,从而使问题获得求解,并给出算例.结果表明该法概念清晰,实用性较强.     

基于元件可靠度结构优化方法

针对基于元件可靠度或各失效模式可靠 度的结构优化的数学模型，采用均值一 次二阶矩法，直接将随机优化问题化为确定性的优化问题来求解，所给算例说明了其有效性和实用性。     

结构系统可靠度优化初探

通过对以结构系统具有最低材料重量或成本为目标函数、以系统可靠度为约束条件的优化模型的分析,确定了其优化准则,给出基于可靠度下结构处于最优状态的条件,即当结构处于最优状态时,每一设计变量的改变量所引起的系统整体可靠度收益(或损失)与其质量增加(或减少)的比值应都等于某一常数;在此基础上,提出分结构调优和解优两阶段的直接迭代法进行求解,并给出算例。     

基于蒙特卡洛-有限元法的边坡可靠度分析

将蒙特卡洛法与有限元法加以耦合,并推广到边坡稳定可靠度分析中去.通过一工程实例,计算分析结果显示,蒙特卡洛一有限元法能更好地反映边坡的随机应力应变场,从而使反映土工结构的各种工程可靠指标更符合实际工程状况.     

基于改进的粒子群优化算法的边坡可靠度分析

考虑边坡稳定性受多种随机因素影响,借鉴当前研究成果,尝试建立一种将随机因素和确定因素分别考虑的新的边坡可靠性分析模型,借助演化计算技术之一的粒子群优化算法收敛快和精度高的优点,通过设置影响其收敛速度的惯性因子,提高算法的收敛速度和精度,进行边坡最小可靠度指标的求解,并进行临界滑动面的搜索.研究成果表明,与其它方法比较,该方法具有较高的精确度和实用价值.     

基础隔震结构动力可靠度分析及参数优化

假定地震为平稳过滤高斯白噪声过程,基于隔震支座的等效动刚度和等效黏滞阻尼比建立了基础隔震结构的动力方程.针对动力方程中非经典阻尼的情况,采用状态空间理论和复模态叠加法对振动方程进行了解耦,推导了基础隔震体系上部结构和隔震层在随机地震动激励下的方差反应解析式.采用变形准则分别定义了上部结构和隔震层的极限状态,根据首次超越机制,并基于串联可靠度模型建立了隔震结构在给定地震动下的条件动力可靠度计算方法.通过一个基础隔震框架计算实例,说明了该方法的运用.在此基础上,分析了隔震支座等效动刚度和等效黏滞阻尼比对隔震结构随机反应和可靠度的影响,并以失效概率为优化目标,对隔震参数进行优化.该方法可以从整体上对隔震结构可靠性进行评估,为基于可靠度的隔震参数优化提供基础.     

基于元件可靠度的结构优化方法

针对基于元件可靠度或各失效模式可靠度的结构优化的数学模型,采用均值一次二阶矩法,直接将 随机优化问题化为确定性的优化问题来求解,所给算例说明了其有效性和实用性。     

工程随机力学及可靠性理论中的若干问题（下）

结合工程实例,在上篇基础上,继续从随机仿真温度场及徐变应力、随机（概率）损伤－断裂力学、工程稳定性问题的概率分析、工程参数的敏感性分析以及随机分分析和可靠度反一个方面,结合河海大学的研究工作进行讨论,对今后需进一步研究的课题、应用前景以及随机力学和可靠度理论在认识上的几点分歧提出了看法。     

工程随机力学及可靠性理论中的若干问题（上）

简要介绍了国内外工程随机力学及工程可靠性研究动态,以实际工程问题为背景,从若干方面阐明了实际工程中的不确定因素,并结合河海大学所做的工作,介绍了随机有限元法,随机场的离散,工程结构点可靠度,体系可靠度,时变可靠度,非线性材料的随机力学方法以及随机动力问题５个方面的研究现状和工程应用情况。     

基于ANSYS的混凝土重力坝坝基抗滑稳定可靠度分析

使用ANSYS有限元分析软件中的Prob Design模块,利用结构可靠度中比较精确的蒙特卡罗法模拟1000次,对龙滩碾压混凝土重力坝坝基抗滑稳定进行分析,得出可靠指标大于3.7,与规范相比,符合要求,说明该方法计算可靠指标的可行性。     

空间杆系结构的随机有限元分析

针对杆系结构分别或同时考虑了结构的物理参数、构件的几何参数及作用荷载等的随机性,提出了将确定性有限元随机化的方法,结合H-L(Hasofer-Lind)几何法,以结构的位移响应作为功能函数,得到结构中构件的可靠指标.通过算例表明随机变量的变异系数对构件可靠指标有较大影响,当同时考虑多个基本随机变量时,结构响应呈现出很强的随机性,基于随机有限元的可靠性分析方法具有一定普适性、可行性与实用性.     

导管架平台的随机有限元可靠度分析

海洋工程中存在诸多的不确定性因素。从结构材料性能参数到所受到的主要荷载,无不存在随机性。传统的确定性分析方法已不能满足要求。以数理统计和概率论为基础的可靠性设计方法现在成为趋势。由于海洋荷载的复杂性,在导管架可靠性设计时,采用随机有限元和可靠性理论相结合的方法,及蒙特卡罗随机有限元法。采用功率谱密度方法对导管架平台进行波浪载荷作用下的随机动力响应谱分析。在考虑风载荷、波浪荷载以及海流荷载等不确定因素条件下,借助有限元软件ANSYS概率设计模块,用蒙特卡罗随机有限元法对结构可靠度进行综合评估。并分析各种载荷因素对平台可靠度的影响,得到了较满意的结果。     

应变疲劳可靠性分析的有限元法

将随机有限元与可靠性理论相结合来计算应变疲劳可靠性．随机有限元采用Taylor展式随机有限元法。可靠性理论采用改进的一次二阶矩法．针对复杂的交变载荷，采用运动强化模型反映塑性应变引起的各向异性和包辛格效应．应力应变曲线以骨架曲线形式表示，描述材料塑性性质和记忆特性，屈服应力增量可用来解决包括材料循环硬化或循环软化影响在内的塑性滞后现象．运用随机有限元计算出局部多轴应力应变的随机响应，推导出了局部应变偏导的迭代格式，从而可求出功能函数的偏导数，根据改进的一次二阶矩法计算可靠度系数．     

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。     

有限元可靠度分析中随机场离散方法

用随机场模型描述随机结构参数的空间变异特征 ,讨论了可靠度随机有限元分析中随机场的离散方法。提出了选择随机场离散方案的 4个基本要求 ;利用线性回归理论建立基于优化的随机场离散方法。该文采用的离散方法独立于有限元的单元离散过程 ,并适用于非正态随机场。分析表明 :线性回归理论建立的随机场离散方案比其他方法有更大的灵活性和更高的效率     

环肋加劲壳屈曲的随机分析

给出了广义特征方程的随机有限元公式系统,建立了轴对称加劲壳屈曲分析的特征矩阵,在综合考虑各设计变量不确定性和随机均匀初始缺陷情况下,结合PEPM 法得到了屈曲临界载荷的随机特征值,并进行了可靠性分析.     

基于随机有限元的结构优化设计

主要探讨了用随机有限元法分析结构可靠度及优化设计的方法,优化方法采用直接法中有代表性的复形法,设计中考虑了荷载和抗力的随机性;优化模式中,用强度、稳定等的可靠性约束取代传统的优化模式中的确定性静态约束,进行结构体形优化．最后对工程实例进行分析计算,得出一些有益的结论．