非平稳随机激励下结构动力可靠度时域显式子集模拟法

基于动力响应显式表达式,时域显式随机模拟法可以通过减少单次样本计算时间有效提高动力可靠度的计算效率。然而,对于小失效概率问题,由于需要大量次样本计算,该法的计算量仍相当可观。为了克服上述困难,在时域显式随机模拟法基础上引入子集模拟法的基本思想,把小失效概率表示为一系列较大的条件概率的乘积,其中各条件概率采用时域显式随机模拟法计算,条件域内的样本采用Metropolis-Hastings抽样方法生成,从而实现了减少随机模拟所需的样本数,进一步提高了计算效率。算例结果表明改进的方法具有更高的计算效率,更适用于小失效概率和多自由度结构的动力可靠度问题。     

非平稳地震作用下随机结构动力可靠度计算

对非平稳地震作用下的含随机参数结构,建议了一类结构体系动力可靠度的数值模拟求解方法.把结构动力方程写成状态方程形式,采用精细积分法对状态方程进行数值求解,将结构响应表达为一系列随机系数和离散时刻处随机激励乘积的和形式.随机系数为结构随机参数的函数,反映结构随机参数对随机响应的影响.在确定性结构非平稳随机响应时域分析方法的基础上,采用不含交叉项的二次多项式对该随机系数进行重构,获得了结构响应关于结构随机参数和离散时刻处随机激励的显式表达式.基于该显式表达式,利用数值模拟技术可以方便地进行首次超越失效准则下结构体系动力可靠度的求解.对一榀非平稳地震作用下的含随机参数框架进行了结构体系动力可靠度分析,并在计算精度和计算效率上与传统蒙特卡罗法进行了比较,结果显示所提出的方法具有理想的精度和相当高的效率.     

多点激励下减震桥梁结构抗震可靠度分析的哈密顿蒙特卡洛子集模拟法

减震桥梁结构在地震激励下的可靠度分析为一典型的局部非线性动力可靠度问题。随机模拟法对于求解非线性动力可靠度问题具有普遍适用性,但对于实际工程问题,其应用存在计算工作量巨大的问题。随机模拟法计算时间主要取决于所需样本数目及单次样本计算效率。为提高减震桥梁结构抗震可靠度计算效率,基于精细时程积分法、Newton迭代法建立了多点激励下减震桥梁的运动方程及相应的时域显式降维迭代解格式,提高了单次样本的计算效率;引入基于哈密顿蒙特卡洛算法的子集模拟法,减少了所需样本个数。数值算例表明:与传统随机模拟法相比,所建立的方法可有效地提高减震桥梁结构非线性动力可靠度计算效率。     

结构时变动力可靠度的实用计算方法

本文在结构可抗力的时变性进一步明确分类的基础上，从最一般的情况出发，推导了考虑结构抗力时变性，随机性和模糊性的结构动力可靠性的公式，通过对交差事件机理的讨论，提出了时变可靠度的简化计算，并借助泊松过程法的特点，采用新的思路处理界限的模糊性，所得到的公式便于实际应用，同时还给出了地模糊可靠度取值范围的估计。     

基于贝叶斯理论的非线性结构模型修正及其动力可靠度分析EI北大核心CSCD

提出一种基于贝叶斯推理的非线性结构模型修正方法,同时考虑激励的随机性,建立了复合随机振动系统的动力可靠度分析方法。利用实测结构动力响应主分量的瞬时特征参数作为非线性指标构建似然函数,结合拒绝延缓自适应(Delayed Rejection and Adaptive Metropolis,DRAM)算法和高斯过程替代模型实现了非线性结构模型修正及其参数的不确定性量化。根据首次超越破坏准则,利用广义概率密度演化方法,分别对仅考虑激励随机性的确定性模型和同时考虑结构参数与激励不确定性的复合随机振动模型进行动力可靠度分析,并利用蒙特卡洛随机抽样方法验证了计算结果的准确性。研究结果表明:基于振动响应瞬时特征参数的贝叶斯推理方法能够快速、准确地实现结构的非线性模型修正及其参数的不确定性量化。与具有初始设计参数名义值的确定性模型相比,考虑参数不确定性的复合随机模型的动力可靠度总体偏低,因此,在结构安全评估中应考虑非线性模型参数不确定性的影响,使评估结果更加安全、可靠。     

结构动力可靠度计算的基于反应功率谱的重要抽样法

提出了受随机地震作用的结构动力可靠度计算的基于反应功率谱的重要抽样法。为了提高动力可靠度计算的效率,利用反应功率谱峰值点对应频率处输入激励幅值的变化对失效概率的影响,提出了利用反应功率谱增大输入激励幅值的方差,达到重要抽样的目的;根据随机振动理论,平稳随机反应功率谱曲线与频域内反应绝对值平方曲线的期望值是相似形,而频域内反应绝对值平方曲线的期望值可以通过Fourier 变换很方便的求出,所以也可利用频域内反应绝对值平方曲线的期望值增大输入激励幅值的方差;重要抽样密度函数可表示为幅值分量概率密度函数连乘的形式,其所采用的输入激励幅值的方差可通过少量的结构分析次数得出。通过对三自由度线性结构及十自由度随机结构的计算,表明该文算法是提高动力可靠度计算效率的有效途径,也是求解随机结构动力可靠度的有效途径。     

随机结构动力可靠度计算的条件概率方法

针对复合随机可靠度问题,基于动力响应跨越过程的Markov假设基础上,建立了条件概率求解的两种方法:一是基于泰勒展开法推导了随机结构动力可靠度计算的2阶近似表达式;二是基于数理统计概念建立了基于Kriging模型的数值抽样法。其中,Kriging抽样法通过Kriging插值模型来拟合动力可靠度与结构随机参数间的非线性关系,因此可以直接利用有限元结果分析随机结构参数对动力可靠度的影响,避免了理论推导的繁琐和困难。数值算例结果表明,基于Kriging模型的数值抽样法不仅对变异系数大小不敏感,在计算精度和计算效率方面也更具优势。     

结构动力可靠度计算的修正条件反应法

基于反应时程分解的子集模拟法是计算受随机激励作用的结构小失效概率的高效算法,该法将失效域划分为子集序列,通过分解反应时程来生成子集计算所需的样本。条件反应法计算动力可靠度时,通过线性反应来估计非线性反应,或通过单自由度结构的反应来估计多自由度结构的反应。该文将基于反应时程分解的子集模拟法用于条件反应法中,提出修正的条件...     

与JC法相结合的结构动力可靠度计算方法

本文引入广义抗力的概念，实现了ＪＣ法与首次超越破坏理论泊松过程法的结合，提出了一个可处理随机变量非正态，极限状态方程非线性的结构动力可靠度计算方法。     

结构动力可靠度计算的区域分解法和重要抽样法

Lambros Katafygiotis提出的区域分解法和S.K.Au提出的重要抽样法,被用来计算受高斯随机过程作用的线性动力体系的失效概率.在以上两种方法的基础上,给出了非平稳随机地震作用下,单自由度线性体系动力可靠度的区域分解法和重要抽样法的计算步骤,对以上两种方法补充给出了选取失效域下标的措施;其中区域分解法将结构反应用离散脉冲响应函数表示,补充给出了极限状态函数系数的具体确定方法.通过算例对比分析了区域分解法和重要抽样法的计算效率,结果表明当计算小失效概率时,区域分解法的计算效率同重要抽样法一样高效,而对比Monte-Carlo法有显著提高,且两种方法的计算精度接近.     

非平稳地震作用下强非线性结构动力可靠度分析

针对结构-地震动双重不确定影响下强非线性结构地震可靠度难以精确求解的问题,基于极值分布理论,提出了一种非平稳地震作用下非线性结构地震可靠度分析的高效数值方法。首先采用随机函数的降维思想对非平稳地震动进行降维模拟,将谱表达方法模拟非平稳地震动时需要的上千个高维随机变量减少到2个基本随机变量,大大减少了概率空间的维数;然后提出了一种改进的伪相关性折减拉丁超立方抽样方法确定积分点,从而对结构非线性地震响应极值分布分数矩进行有效估计,最后采用分数阶矩最大熵原理获得结构非线性地震响应极值分布,实现了小失效概率水平下非线性结构地震可靠度的精确估计。数值算例表明,该方法通过300次的动力分析就能够对结构-地震动双重不确定影响下强非线性结构地震响应的极值分布进行估计,其能够在兼顾效率和计算精度时对小失效概率水平下结构的动力可靠度进行精确计算,与既有方法相比,其计算量仅为现在方法的1/5,该方法能够为结构的地震风险评估提供一种有效途径。     

浅析结构可靠度的计算方法

基于可靠度理论,介绍了工程结构点和结构体系可靠度的各种分析方法,并探讨了各种方法的特点,指出结构体系可靠度的研究是今后可靠度发展的方向。     

结构可靠度的非参数估计方法

目前，一般情况下结构可靠多是利用某种参数模型来计算的，但是这类方法的有许多限剖，在许多情况下是难以实现的，本文提出了一种估计结构可靠度的非参数方法，该方法简单实用，不需要建立参数模型，有广泛的适用性。     

基于概率简单叠加法则的动力可靠度高效计算方法

基于计算单元失效域的重要抽样法和区域分解法是计算高维输入随机变量条件下小失效概率的高效算法。该文在此基础上,首先利用基于计算单元失效域的重要抽样法的思想,引入构成总失效域的由持时内的时间点划分出的单元失效域,其次利用区域分解法的思想,引入构成总失效域互斥的单元失效域,最后根据两种单元失效域的关系和概率简单叠加法则,即可计算总失效概率。其中关键问题是计算结构反应时单位脉冲响应函数的确定和落入各个互斥单元失效域的样本数的确定。算例部分对受高斯白噪声激励作用的单自由度线性体系和多自由度线性体系,分别应用该文方法、基于计算单元失效域的重要抽样法和区域分解法进行了计算,并用Monte-Carlo法进行了验证,结果表明计算动力可靠度,尤其是小失效概率时,该文方法对比Monte-Carlo法计算效率有明显提高,并同基于计算单元失效域的重要抽样法和区域分解法一样高效。     

基于小波的非线性结构系统识别

提出了一个基于小波变换的方法用于非线性结构系统识别。采用复Morlet小波,对非线性结构自由响应信号进行连续小波变换,根据小波系数模极大值的方法提取小波变换的脊线和小波骨架。提取的小波脊线和小波骨架被用来识别结构的瞬时频率和振幅,得到非线性结构的骨架曲线。为降低噪音的影响,采用一个基于奇异值分解（SVD）的方法对识别的结构进行处理。最后通过一个具有非线性刚度结构的数值模拟验证了该方法的有效性。     

基于三维弹塑性随机有限元的结构体系可靠度计算

本文在给出基于增量理论的三维弹塑性随机有限元法的基础上，以“条件可靠指标”作为判断依据，利用逐步等效线性化模型，给出了三维弹塑性结构最大可能失效模式的寻求方法和体系可靠度的计算方法，并提出了设计验算点表征法和随机变量表征法表征失效单元的初始塑性状态。     

结构灰色可靠度计算方法研究

本文提出了结构的灰色抗力，灰色荷载和灰色可靠度的概念，并对这些灰概念的白色过程及灰色可靠度的计算分析进行了阐述，示你计算了结果与实际情况十分吻合，说明文中提出了计算结果灰色可靠度的方法是正确的。     

基于贝叶斯理论的结构动力可靠度更新方法与分析

通过一种基于结构动力测试数据和贝叶斯理论的方法来更新结构可靠度。该方法考虑了结构可能受到的激励和结构模型及其参数的不确定性,利用结构在服役期间的动力测试数据,通过贝叶斯概率方法对结构参数进行了识别。利用拉普拉斯渐近估计解法,对仅根据设计条件得到的结构可靠度进行了更新。对受随机动荷载作用的某桁架结构在三种情况下的可靠度进行了计算:一为仅考虑荷载的随机性,二为考虑荷载的随机性和结构模型参数的先验分布,三为考虑荷载的随机性和结构模型参数的更新分布。比较了实际结构和有限元模型更新后的自振频率和振型,并对更新的可靠度计算结果进行了分析。结果表明,与确定性名义模型的失效概率相比,测点处自由度的更新失效概率与真实值较为接近;未测试自由度的更新失效概率可能与真实值差别较大;增加测点数不一定改善失效概率的更新效果。     

基于神经网络响应面法的随机结构动力可靠度分析

在对神经网络响应面法的原理和算法进行研究的基础上，建立了基于神经网络响应面法的随机结构动力可靠度分析方法。首先，基于首次超越破坏准则，参照静力可靠度的功能函数模式，建立了随机结构的动力可靠度功能函数；然后引入响应面法，以三层BP神经网络作为拟合函数，推导了功能函数的拟合表达式；最后结合一次二阶矩方法求解可靠指标。算例分析表明了本文方法有较好的计算精度和计算效率，在复杂结构的动力可靠度分析中有较强的实用价值。