结构极值响应估计方法的有效性研究

基于广义极值分布和移位广义对数正态分布的加速模拟方法能够有效估计随机荷载作用下结构响应的极值分布.为了调查这两种加速模拟方法在结构极值响应尾部分布估计中的效率,详细讨论了基于响应样本的广义极值分布和移位广义对数正态分布的参数估计过程,对比分析了这两种加速模拟方法在估计随机变量极值分布的尾部、线性结构随机响应极值分布的尾部和非线性结构随机响应极值分布的尾部中的计算费用和数值精度,给出了这两种加速模拟方法的相对特点和适用范围,为结构极值响应的估计提供方法选择方面的建议.     

基于极值理论的核电站随机地震响应可靠性分析

为求解核电站在随机地震动激励下的动力可靠度,发展了基于线性矩确定最大反应极值分布的动力可靠度分析方法.首先,根据目标反应谱生成相应的地震动时程样本,结合核电结构有限元模型,采用基于时域显式方法进行随机振动分析得到节点位移响应时程样本;然后,统计各位移响应时程样本的最大值,确定最大响应的前三阶线性矩;进而,根据线性矩匹配识别最大反应极值分布——三参数广义极值分布的参数;最后,根据所确定的最大反应极值分布,估计结构响应在不同阈值下的可靠度.计算结果表明:当核电站在地震加速度峰值为0.3 g时,以轻微破坏为界,结构有良好的可靠性;以中等破坏为界,结构仍具有一定的可靠度.通过核电站动力可靠度分析表明:该方法与蒙特卡洛方法相比,在保证计算精度的情况下,大幅缩减了所须的最小样本量,提高了模拟尾部的计算效率,同时对于其他结构的动力可靠度求解也具有广泛的适用性.     

对数正态分布参数的最大似然估计

对数正态分布是工程、医学、生物学中常见的分布之一。讨论分组数据情况下,对数正态分布参数的最大似然估计,给出了分布函数似然方程组解的唯一性的一种证明方法。     

基于Monte Carlo法的极值分布类型及其参数估计方法比较

为探讨极值概率分布模型(极值Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型分布)在工程场地重现期内极值风速预测中的适用性,以工程上常用的风速分布模型为依据,采用Monte Carlo数值模拟法分别产生服从指数分布、正态分布、瑞利分布、威布尔分布、对数正态分布、广义极值分布的伪风速母样.基于以上伪风速母样分别使用极大似然参数估计法和概率权矩法对极值Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型分布模型中的参数进行估计,并与伪风速母样的理论极值分布进行对比分析.结果表明:极大似然参数估计法适用性较强,参数估计精度较高;重现期内极值风速的估算对风速母样分布类型敏感,服从不同分布的风速母样,应有针对性选用极值分布类型估算重现期内极值风速.     

驾驶员启动反应时间的核密度估计

为了准确分析驾驶员的启动反应时间,本文采用非参数核密度估计方法对检测得到的驾驶员启动反应时间进行分布密度估计,核函数选取高斯核,最优窗宽由递归法求得.通过分布拟合和假设检验对比分析了核密度估计与正态分布、对数正态分布的估计效果.结果表明:非参数核密度估计驾驶员启动反应时间更加准确有效,并且克服了分布类型事先未知的问题.通过核密度估计的密度曲线可以更加直观地看出驾驶员启动反应时间在各时间段分布水平的变化和整体分布形态.     

关于对数正态分布三参数估计的算法

通过油田压裂井的月增油量实测值，讨论了极大似然估计中３个参数的对数正态分布估计问题，改进了单纯形算法，给出了初值的选取方法，控制其反射，收缩，延伸等系数，并编制了程序在微机上实现，得到了３个参数对数正态分布的极大似然估计，为建立石油产量预测中的数学模型奠定了基础。     

水下自主航行器保险装置水压膜贮存寿命评估

以水下自主航行器保险装置水压膜贮存失效数据为背景,采用周期测量数据失效时刻划分方法对失效时间进行了转换,通过删失数据处理方法对贮存寿命服从概率分布进行拟合,并确定了对数正态分布是拟合最好的分布.应用极大似然函数法对对数正态分布的参数进行了估计,预测了水压膜在不同贮存年限的可靠度,为水下自主航行器贮存可靠性、维修性及寿命的设计提供理论依据.     

基于Gumbel Copula的高可靠性结构系统分析

提出了一种基于Gumbel Copula的高可靠性结构系统失效概率计算方法.该方法采用移位广义对数正态分布(SGLD)来估计结构反应的边缘分布,采用Copula函数来估计系统反应的联合分布函数,而Copula函数的参数估计采用矩方法.采用本文发展的方法,分析了地震作用下六层钢框架结构系统的可靠度,结果表明该方法不仅可以给出精确的结构反应边缘分布和联合分布表达式,而且具有较高的数值精度和计算效率.     

条件自回归极差模型的对数正态拟极大似然估计

为了解决在估计条件自回归极差模型(CARR)中的分布厚尾性问题,采用尾部呈幂函数衰减的对数正态分布估计CARR模型.在新息序列具有有限的12阶矩条件下,利用M估计的大样本性质和鞅的泛函中心极限定理,允许模型包含一个单位根的情况下,证明了对数正态分布下的拟极大似然估计是局部相合和渐近正态的,并且对数正态分布的厚尾性也较好地解决了异常值问题．相对于目前广泛采用的指数似然估计方法,提高了参数估计的效率．     

机构动作可靠性估计的自适应极值响应面法

针对存在随机-区间混合不确定性的机构动作可靠性估计问题,本文提出了一种基于自适应极值响应面的高效计算方法,将其转化为随机不确定性下的动作可靠度上下界求解问题。使用麻雀搜索算法优化的混合核极限学习机构建从混合不确定性变量到极限状态函数响应值的初始响应面和从随机变量到极限状态函数响应极值的极值响应面;利用结合主动学习与反向学习的自适应加点策略选取极限状态曲面附近的样本点更新极值响应面以提高其精度与效率;最后结合极值响应面和蒙特卡罗仿真算得到动作可靠度上下界的近似解。通过数值案例和回转链式输送机的工程案例对所提自适应极值响应面方法的高效性与准确性进行了验证,为随机-区间混合不确定性下的机构动作可靠性估计提供了一种参考。     

核密度估计的桥梁结构地震易损性分析

为弥补常用桥梁地震易损性分析方法的不足,提高易损性分析的计算精度,将核密度估计法引入到桥梁结构地震易损性分析中,提出一种核密度估计的桥梁结构地震易损性分析方法(简称KDE法).以某铁路典型4跨高墩刚构-连续梁桥为工程背景,开展了该桥的地震易损性分析.以蒙特卡罗法计算结果为依据,验证了桥梁KDE法的正确性,并将KDE法与常用方法(云图法、极大似然估计法)计算结果进行对比分析.结果表明:桥梁KDE分析法弥补了常用桥梁易损性分析方法的不足,具有良好的稳定性,在满足精度要求的前提下,显著提升了桥梁地震易损性分析的计算效率;云图法的计算精度最低,建议采用KDE法开展桥梁地震易损性分析,建立的易损性曲线可评估桥梁的抗震性能.     

贝叶斯估计的桥梁结构地震易损性分析

地震易损性分析方法目前已成为评估桥梁结构抗震性能的重要手段,为弥补常用易损性分析方法的不足,提高易损性分析效率,引入贝叶斯估计方法,提出一种基于贝叶斯估计的桥梁地震易损性分析方法(简称BEM法),以某铁路高烈度地震区4跨典型铁路简支梁桥为工程背景,开展不同墩高简支梁桥的易损性分析。采用常用易损性分析方法,计算结果验证了BEM法的正确性,并开展了不同墩高简支梁桥的抗震性能评估,结果表明:BEM法弥补了常用方法的不足,在保证计算精度前提下提高了分析效率,大幅减少计算工作量,BEM法具有良好的稳定性,有着较好的工程应用前景。     

群智感知中用户细粒度可靠性与真值预估模型

为了提高群智感知中感知数据的质量问题,提出了一种基于用户细粒度可靠性预估任务真值的方法,通过用户建模筛选出高质量数据。首先根据影响用户执行任务的瞬时因素评估用户的实时可靠性;其次,在刻画历史信誉度方面,引入信息熵衡量用户的信誉分布,包括用户总体信誉分布和在不同类别任务下的信誉分布;基于用户可靠性设计了有效的真值预估方法预估任务真值。实验结果表明,所提模型能够有效地评估用户在多类别任务下的可靠性,提高任务真值预估的准确率。     

基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度研究

目前桥梁可靠度分析中缺乏对桥梁实际失效模式的分析和资料,使得传统的体系可靠度分析思路对桥梁进行评估带有很大的不确定性,因而本文根据桥梁结构可靠度理论与结构地震易损性的研究现状,并结合传统可靠度分析中的现有观念与常用方法,提出了基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度方法.该方法利用结构易损性分析的优势,根据选定的损伤准则来计算结构不同构件在随机荷载下的失效概率,能够给出结构各个构件的易损性曲线来判定出结构的最不利位置,从而为随后的结构体系可靠度分析提供便利.本文以地震荷载为例,给出了基于结构易损性分析思路的桥梁可靠度分析实例,以便具体地阐述这种思路.     

滞变结构随机地震反应的等价线性化方法研究

归纳了目前常用的随机地震荷载和结构滞变恢复力模型,对扩散理论方法、随机平均法、摄动法、矩截断法、数字模拟方法和等价线性化法等非线性系统随机振动的常用分析方法进行了讨论。总结了等价线性化方法的理论、发展及其在滞变结构随机地震反应分析中的应用,认为等价线性化方法特别是近些年提出的局部和无参数等价线性化方法,是研究滞变结构随机地震反应的一种非常简明实用的分析方法。通过探讨随机等价线性化方法的误差和修正,认为等价线性化方法能够产生高精度的分析结果。对钢筋混凝土结构的地震可靠度分析方法研究,具有一定的参考价值。     

Characteristics Extraction of Vehicle State Information Based on Entropy Calculation

A method of extracting and detecting vehicle stability state characteristics based on entropy is proposed. The vehicle’s longitudinal and lateral dynamics models are established for complex driving and maneuver conditions. The corresponding state observer is designed by adopting the moving horizon estimation algorithm, which realizes the observation of the vehicle stability state considering the global state information. Meanwhile, the Shannon entropy is modified to approximate entropy, and the approximate entropy value of the observed vehicle state is calculated. Furthermore, the optimal controller is designed to further validate the reliability of the entropy value as the reference of control system. Simulation results demonstrate that this method can quickly detect the instability state of the system during the process of vehicle driving, which provides a reference for risk prediction and active control.     

改进的适应谱Pushover方法评价桥梁结构的抗震性能

利用完全解耦的方法对适应谱Pushover方法进行简化,建立了更适于工程实际应用的改进的适应谱Pushover方法(IASPA法).利用该方法对四种典型地震动作用下的桥墩进行计算分析,并将计算结果与倒三角分布模式、均匀分布模式的Pushover分析的结果和非线性时程分析的结果进行对比研究.结果表明,改进的适应谱Pushover方法比其它两种Pushover方法的计算结果更接近于非线性时程分析的结果,从而验证了该方法的有效性.     

钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性分析

对钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性进行了分析研究。在合理选择地震地面运动模型和结构分析模型的基础上，对结构进行了随机地震反应分析，并获得了结构随机反应的统计量。进而采用双参数的结构破坏模型，以结构可靠性理论为依据，推导出了计算结构地震破坏概率的一般表达式。由于在推导结构的地震破坏概率时是从一般情况出发的，该方法同样适用于其他类型的工程结构，通过对一座按8度要求设计的钢筋混凝土框架结构的地震可靠性分析，表明该方法具有合理性。提出的方法可用于抗震设防标准的制定和震害预测。     

断层破裂过程对减隔震桥梁地震反应的影响

为了研究断层破裂过程对减隔震桥梁地震反应的影响,提出利用相位特性模拟方向性效应的改进随机格林函数法. 以1994年美国北岭地震的断层条件为例,通过与实际地震记录对比验证模拟方法的有效性;应用改进的随机格林函数法模拟相同震中距离的4组地震动时程作为输入条件,比较断层破裂过程对相同震中距离、不同方位的减隔震桥梁地震反应影响. 结果表明,利用持时包络曲线与相位差分分布的相似性可以方便模拟随机格林函数的地震动加速度时程;在相同震中距离条件下,断层破裂方向的观测点地震动以及对应位置的桥梁结构地震反应明显大于非破裂方向位置的观测点;当破裂方向上地震动时程不具有脉冲特性时,断层周围的减隔震桥梁地震反应主要受地震动强度的影响,桥梁方位的影响不明显.     

我国公路钢桥结构的可靠度校准分析

对公路钢桥结构的作用和抗力进行了统计分析并基于现行公路钢桥规范对其进行了可靠度校准.通过误差分析和现场实测得出了恒载效应的概率分布和统计参数,其中分别考虑了沥青混凝土和水泥混凝土桥面铺装层自重的不同影响.抗力分析中分别就材料性能不定性、材料及构件几何尺寸不定性和结构计算模式不定性进行了计算,从而得出了我国常用的两种桥梁用钢的抗力统计参数.按照现行规范,分别考虑不同作用效应组合、不同汽车运行状态和活载服从不同概率分布类型的情况下,采用JC法对轴拉、轴压、偏心受压、受弯和受剪等5种构件进行了可靠指标校准.最后经综合分析得出了各级结构在脆性破坏和延性破坏下的目标可靠指标建议值.