含有相关随机变量结构四阶矩可靠度的计算方法

结构四阶矩可靠度分析是计算高可靠性结构可靠度的一种有效方法。本文提出含有相关随机变量结构四阶矩可靠度的计算方法,主要推导了功能函数前四阶矩的近似计算公式。     

基于降维算法的结构可靠性分析

为解决工程实际中功能函数为高维非线性的可靠性分析问题,提出了基于降维算法的一种新型的直接结构可靠度的分析方法。利用降维算法,建立了新的n个一维函数模型近似替代原n维功能函数,借助于泰勒级数和统计矩理论,求解结构功能函数的前四阶矩信息,并通过Edgeworth级数拟合结构功能函数的累积分布函数,结合可靠性理论可计算得到结构的失效概率。与传统方法相比,本文方法无需积分求解功能函数的统计矩,也无需迭代搜索最可能失效点。数值算例结果表明本文方法具有较高的计算精度和较好的适应性。     

结构模糊可靠度分析的实用方法

结构模糊可大度分析是同时考虑结构变全的随机性和模糊性评估结构可靠度的方法。目前已提出的方法需进行高维积分，当随机变量的数目较多时计算量较大，难以直接应用。根据不同的精度要求，本文提出结构模糊可靠度分析的一次二阶矩和四阶矩方法，为模糊可靠度方法的实际应用开辟了新的途径。     

结构地震可靠度的数值-模拟方法

本文发展了一种数值-模拟方法,计算谱密度不确定非平稳地震荷载下的结构地震可靠度。在该方法中,首先由高斯积分给出了无条件结构地震可靠度的加权和计算公式,然后利用Monte Carlo模拟方法计算高斯点处的条件结构地震可靠度,最后得到无条件结构地震可靠度。文中计算了一个单自由度结构的地震可靠度,并与直接模拟结果进行了对比分析,分析表明,数值-模拟方法具有良好的精度和效率。     

协作机器人机构运动可靠性研究

机构在运动过程中受到多种随机因素的影响。为提高机构运动可靠性,在设计之初对其进行运动可靠性评估十分重要。基于D⁃H法和有限元法建立协作机器人机构误差模型,使用四阶矩法建立机构运动可靠性模型,基于包络函数法建立机构运动区间可靠性模型,使用ADAMS建立含间隙刚柔耦合参数化模型,利用ADAMS/insight对协作机器人进行运动可靠性仿真,并计算9 s内的运动可靠度。通过和蒙特卡洛仿真（MCS）对比,证明了四阶矩法和包络函数法在分析运动可靠性问题上的优势。     

基于四阶矩估计的机器人运动可靠性分析

为了研究串联型机器人的连杆尺寸偏差和关节间隙对运动可靠性的影响,将机器人运动路径离散成一系列插补点,有效的运动路径要求每一个插补点的位置误差均在精度范围之内.以离散点的位置误差为随机变量,通过研究路径中所有离散位置点误差的极值分布,基于最大熵原理建立机器人系统的功能函数.采用四阶矩估计法,对机器人的可靠性进行计算.与传统的一阶可靠性方法、一次二阶距估计法及Monte Carlo模拟进行对比分析.结果表明,采用四阶矩估计方法能够提高计算精度,显著缩短计算时间.     

高耸结构动力可靠性分析

以单阶截面的精确解为基础,本文推导出多阶(每阶是等截面或变截面)的精确解公式,利用极位分布的尺度变换法,确定武汉地区离地10米处的年最大风速的分布函数,推导了高耸结构在风荷载下的动力可靠性公式,并且用于武汉电视塔的结构可靠度分析,本文考虑了风的作用方向对结构可靠度的影响。     

高斯光束照射下的圆盘衍射

基于圆孔光阑函数展开为复高斯函数和的方法,用Colins积分公式,导出了高斯光束照射下圆盘衍射的光场近似解析表达式,经计算机数值计算,对高斯光束照射下圆盘衍射的衍射特性进行了详细的分析.     

考虑失效相关的圆柱蜗杆传动四阶矩可靠性分析

为了评估圆柱蜗杆传动机构的可靠性,利用Taylor级数将蜗杆传动机构功能函数进行展开并得到其前四阶中心矩,以此作为约束条件,结合最大熵原理分别得到蜗轮齿面接触强度和齿根弯曲强度结构功能函数的概率密度函数,在此基础上,分析了蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式的可靠性。另一方面,考虑蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式之间的相关性,建立了其失效相关条件下的可靠性模型,给出了两种失效模式之间的相关系数和蜗轮总体可靠度。以某减速器蜗轮为例对所提方法通过蒙特卡洛仿真进行了验证。结果表明,基于四阶矩和最大熵原理的可靠性方法具有较高的精度,蜗轮两种失效模式之间存在一定的相关性。因此,考虑失效相关的蜗轮可靠性评估方法对于蜗杆传动的综合可靠性评估具有重要的意义。     

结构可靠度分析的人工智能响应面法及程序

为了进行各种极限状态方程不明确的大型结构可靠度分析,提出了人工智能响应面法.利用BP网络来模拟响应面,基于遗传算法的优化法来进行可靠指标计算,确定性有限元分析采用ANSYS软件进行.综合VC与Matlab混合编程技术、基于VC和APDL的ANSYS二次开发技术及M atlab的遗传算法(GA)和神经网络(NN)工具箱函数,编制了可以适应各种复杂工程结构的可靠度分析程序.算例分析表明本文方法计算精度高.本文方法与程序适用于随机变量数目较多,功能函数为隐式时的复杂结构可靠度分析.     

Structural Reliability Analysis for Implicit Performance with Legendre Orthogonal Neural Network Method

In order to evaluate the failure probability of a complicated structure, the structural responses usually need to be estimated by some numerical analysis methods such as finite element method (FEM). The response surface method (RSM) can be used to reduce the computational effort required for reliability analysis when the performance functions are implicit. However, the conventional RSM is time-consuming or cumbersome if the number of random variables is large. This paper proposes a Legendre orthogonal neural network (LONN)-based RSM to estimate the structural reliability. In this method, the relationship between the random variables and structural responses is established by a LONN model. Then the LONN model is connected to a reliability analysis method, i.e. first-order reliability methods (FORM) to calculate the failure probability of the structure. Numerical examples show that the proposed approach is applicable to structural reliability analysis, as well as the structure with implicit performance functions.     

改进Kriging的热结构耦合梁共振非概率可靠性分析

针对梁结构在热结构耦合作用时其极限状态函数为隐式形式且难以求解的问题,基于振动可靠性理论,将改进的Kriging模型与有限元方法相结合,提出了热结构耦合梁共振非概率可靠性分析方法.首先利用Kriging法构建热结构耦合梁可靠性功能函数的近似模型,并利用主动学习法改进了选取新增样本点的方式,使得改进后的Kriging近似模型更加逼近于真实极限状态函数.在此基础上,考虑结构参数的不确定性,对梁结构的不确定变量用区间变量进行描述,建立了含有超椭球凸集的梁结构共振非概率可靠性模型,最后结合优化方法求解出梁结构共振非概率可靠性指标.算例结果表明了该方法的合理性以及计算精度高的特点,为热结构耦合梁的共振非概率可靠性分析提供了可行的途径.     

基于Matlab优化工具箱对钢管混凝土轴压短柱的可靠度分析

从可靠度指标β的几何意义出发,将服从任意分布的随机变量Xi映射为标准正态随机变量Yi,建立在标准正态空间中求解β的优化模型。利用M atlab优化工具箱,对《钢管混凝土结构与设计规程》CECS28:90(1992)中轴压短柱承载力公式进行了可靠度分析并与JC法计算结果进行了比较,结果表明,本文计算的可靠指标与JC法计算可靠指标一致,且计算简便快捷.     

结构动力可靠度的模糊化方法

从新的角度认识结构模糊动力可靠度,提出了直接从非模糊可靠度出发,获得模糊可靠度的方法,考虑了所获公式在不同界限和结构类型问题中的形式;讨论了模糊可靠度的性质;比较了直接采用模糊数学方法和模糊化方法所得结果的异同;给出了便于实际应用的简化计算公式,及其在三峡大坝可靠性分析中的一个应用实例     

基于迭代最近点算法的地形匹配算法可靠性分析

根据迭代最近点算法的原理,从几何直观的角度研究了地形辅助导航系统匹配的可靠性,推导了旋转和平移的可靠性公式,并进行了数字仿真,结果表明,本文推导的可靠性结论是正确的.     

基于神经网络响应面法的汽轮机叶片强度可靠性分析

对叶片强度进行可靠性分析,当功能函数为随机输入变量的隐性函数时,就无法直接用常规可靠性分析方法得到叶片的可靠度,因此将有限元,神经网络响应面和一阶可靠性方法(FORM)相结合,针对某汽轮机振动实验台的等直叶片,考虑几何参数、材料参数和载荷参数的随机性,在合理构造神经网络结构的基础上,利用有限元数值计算获得神经网络训练样本,通过对样本的学习和训练,获得叶片功能函数与随机变量之间的映射关系;选择非线性S型函数作为网络隐含层的激励函数,利用该函数的一阶导数是其自身函数的特点,推导出了功能函数对随机变量的一阶偏导数,进而采用FORM方法得到了叶片可靠性指标β并完成叶片强度的可靠性分析。将计算结果与Monte-Carlo模拟法进行对比,证明了该方法的正确性和有效性。该方法为后续进一步研究多失效模式下叶片的可靠性分析提供了新的思路。     

钢筋混凝土随机有限元在非杆系结构可靠性分析中的应用

将随机有限元与钢筋混凝土非线性特性相结合,讨论了随机有限元在钢筋混凝土非杆系结构可靠性分析的应用中所涉及到的基本理论,钢筋混凝土结构可靠指标的计算方法及其计算公式.同时利用所编制的相应计算软件RCPA,结合工程实例对钢筋混凝土非杆系结构进行了可靠指标的计算,并分析其可靠性,从而为判断结构的尺寸、配筋是否合理提供可靠度依据.     

基于体系可靠性的随机桁架结构优化设计

建立了具有位移和体系可靠性约束的随机桁架结构优化设计数学模型，利用基于随机因子的有限元法对结构进行了可靠性分析．由于优化中处理结构体系可靠性约束较困难。提出了一种通过可靠度分配和再分配的方法。将给定体系失效概率依据结构敏度信息分解成为各杆件单元失效概率之和。解决了基于体系可靠性优化中关于可靠性求解的难点．     

单调关联系统理论在结构强度可靠性中的应用

单调关联系统理论是分析系统可靠性的重要工具,与网络理论、故障树比较,它更适合于分析工程结构的强度可靠性问题。本文对单调关联系统作一简单的介绍,并根据最小路、最小割的概念,提出了将一具体工程结构系统抽象成可靠性逻辑框图的方法,由此可写出系统的结构函数,计算系统的