钢筋混凝土框架结构基于可靠度的最可能倒塌失效模式分析

在建筑结构的抗震设计中,常常希望通过合理的设计,使结构能按预期的强柱弱梁失效模式破坏,通常通过提高柱端弯矩增大系数(COF)使结构满足“强柱弱梁”的要求。该文考虑上层、下层、中间层这3 类层间失效模式,采用结构可靠度理论,对钢筋混凝土框架结构最可能倒塌失效模式及完全梁铰式失效模式的相对发生概率进行研究。算例结果表明:当COF 较小时,结构最可能失效模式为中层失效模式;当COF 较大时,则结构倒塌由上层失效模式控制。研究结果可为罕遇或特大地震作用下结构的抗倒塌设计提供参考。     

计算结构可靠度指标的修正迭代算法

针对一次二阶矩法可靠度指标分析中验算点的计算问题,提出一种新的修正迭代算法。基于对文献已有迭代算法无法收敛原因的认识和讨论,提出一个迭代迂回振荡的判据,并在检测到迭代迂回振荡后,在经典的HL-RF迭代算法的基础上采用插值技术引入验算点的校正解。数值算例表明:该修正迭代算法一定程度上克服了迭代过程迂回振荡的问题,与经典的HL-RF算法以及文献已有算法相比,在迭代的收敛性和稳定性方面具有优势。     

基于修正混沌控制的一次二阶矩可靠度算法

在结构可靠度指标的求解中,HL-RF迭代算法由于其格式简单,效率高被广泛应用到一次二阶矩计算中。然而该方法仅适用于功能函数非线性程度低的情况,当功能函数非线性程度较高时,HL-RF算法常会出现混沌、振荡和周期解的现象,甚至导致不收敛。该文在混沌控制理论的基础上提出了一种新的修正的混沌控制算法来控制迭代过程中产生的振荡。该方法在保留基于混沌控制方法稳健性的同时提高了计算效率,并对迭代过程中振荡现象引入了一种新的判据。当迭代过程逐渐收敛到最可能失效点时,采用经典的HL-RF算法;当检测到振荡时,采用基于修正混沌控制的迭代算法。算例结果表明：基于修正混沌控制的迭代算法能有效解决迭代中的振荡问题,与经典的HL-RF算法相比,该算法具备效率和稳健性方面的优势。     

结构体系可靠度分析的失效模式识别方法

本文分别对极限状态体系和网络评估体系这两大类体系失效模式的判别方法进行简单地介绍,对每一种判别方法的特点进行总结,并对该领域的研究成果进行了比较系统的分类和阐述。     

结构体系可靠度分析中的最小方差抽样

本文研究了并联结构体系可靠度分析中以失效概率估计值方差最小为条件的重要抽样问题。由于直接对抽样样本平均值和标准差进行优选比较困难，因而本文首先建立了三个定理，据此并通过数例分析给出正态抽样样本平均值和标准差的建议取值范围。分析和实际模拟表明，在以正态分布进行抽样的前提下，合理选取抽样样本平均值和标准差，可使抽样效率进一步提高。     

一种高效的结构可靠度近似分析方法

本文简要讨论了结构的可靠度计算的数值模拟方法,如Monte-Carlo法、响应面和两点近似法;结合结构分析的确定性有限元法及可靠度计算的一次二阶矩法,提出了一种结构可靠度分析的近似方法;算例表明,当荷载的不确定性远大于结构的不确定性时,本文提出的方法满足工程精度要求,从而大大简化了结构可靠度分析过程。     

地基承载力可靠度指标不同计算方法的比较

本文分别采用改进的JC法、随机投点法以及改进的搜索适应重要抽样法来计算地基承载力可靠度指标，并在计算过程中考虑了土性指标的自相关性和互相关性，将这三种计算方法进行了比较，结果表明，重要抽样法具有更大的优越性。     

无失效数据情形可靠度的多层Bayes估计

对无失效数据的研究，是近些年来遇到的一个新的实际问题，对二项分布无失效数据，在可靠度的先验分布为 Ｂｅｔａ 分布 Ｂｅｔａ（ ０，１；１，ｂ） 和不完全 Ｂｅｔａ 分布 Ｂｅｔａ（ Ｒ Ｌ，１；１，ｂ） 时，给出了可靠度的多层 Ｂａｙｅｓ 估计。     

基于实数编码的改进遗传算法在结构可靠度中的应用研究

本文将人工智能的关键技术之一演化算法中的遗传算法用于结构可靠度的计算,并在算法中采用实数编码技术及一系列目前较先进的策略和算子,同时将模拟退火的思想引入变异算子。通过算例证明这种改进遗传算法在求解可靠度尤其求解复杂非线性问题可靠度时具有良好收敛性和高效性。     

基于改进云图法的高土石坝抗震可靠度分析

高土石坝抗震可靠度研究对大坝抗震防灾和震害风险研究具有重要意义。通过考虑地震动和筑坝料参数双重随机性,建立基于地震易损性和地震峰值加速度概率密度函数的高土石坝抗震可靠度模型,为研究不同设计使用年限的高土石坝抗震可靠度提供依据。通过拉丁抽样方法选取筑坝料参数样本并与选择地震动组合成样本对,选取坝顶相对震陷率作为性能参数,提出考虑抗震设防标准的高土石坝性能水平了;采用SWANDYNE Ⅱ程序进行动力计算,并根据改进云图法得到不同地震峰值加速度下坝顶相对震陷率的地震易损性三维曲面;结合糯扎渡高土石坝不同设计年限的概率分布函数与地震易损性曲面,确定不同设计年限失效概率和抗震可靠度。分析结果表明:随着设计使用年限增加,大坝各个性能水平可靠度不断减小,对于严重破坏状态下不同设计年限可靠度均能满足《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》规范要求,说明糯扎渡高土石坝在变形方面抗震设计是合理的。     

计算结构可靠指标的波动探寻法

基于几何原理,提出了一种求解结构可靠指标的高效实用算法:波动探寻法。该算法计算过程具有随机性和遍历性,在波动探寻过程中引入松弛因子可以控制计算速度和精度。对该算法的计算过程进行仿真演示,借以直观形象地了解幕后程序执行运作情况和算法性能,并详细地进行参数分析。经算例验证,该算法简便实用,为结构可靠度计算提供了新的有效途径,且具有令人满意的计算精度。     

基于九叉树分割的曲面片上点的快速反解算法

本文针对曲面造型中，“由参数样条曲面上点的笛卡尔坐标，反求其对应参数”的反解问题，提出了一种通过曲面快速分割来逼近最终解的快速、简单、可靠的反解算法；并以Ｂ样条参数曲面为例，介绍了算法的实现过程。     

改进的结构系统可靠度的条件边缘乘积法

分析了结构系统可靠度计算与多维正态积分之间的转化关系, 以及原有的用于多维正态积分计算的条件边缘乘积法的不足之处, 从条件正态分位数计算和相关系数矩阵修正两方面给出改进措施, 形成一种改进的条件边缘乘积法。该方法采用数值积分方法进行二维正态分布函数的计算, 提高原有方法中条件正态分位数计算的精度, 并在此基础上对各相关系数矩阵进行修正, 从而有效提高了原有方法在串联系统可靠度计算中的精度。同时, 将这一改进方法与单失效模式下的结构可靠度显式迭代算法相结合, 提出从单元到系统的结构系统可靠度分析流程。数值算例表明了这一改进方法的有效性和实用性。     

改进遗传算法在非线性热传导参数识别中的应用

建立了基于优化算法的估计材料热传导系数和边界条件的热传导反问题求解方法。该方法以观测的温度值与有限元计算模拟的温度值最小二乘极小化原理为基础,然后采用具有全局搜索能力的遗传算法求解。为了加快收敛速度和提高反演识别精度,采用了浮点编码的遗传算法。根据先验信息,建立了高斯变异策略。数值计算结果表明,所建立的数值反演方法可以用来解决未知的热传导系数和边界条件识别问题,并且具有良好的抗观测噪音能力。     

结构二次二阶矩可靠度指标的回归分析预测算法

针对具有强非线性结构功能函数的可靠度指标计算问题,通过数值抽样及回归分析方法对改进的功能函数二阶展开形式进行了系统研究,揭示了二次二阶矩可靠度指标#x003b2;_SORM与一次二阶矩可靠度指标#x003b2;_FORM之间的关系规律。根据上述规律结合线抽样MonteCarlo法,建立了基于回归分析预测算法的可靠度分析方法。该方法通过对若干基本抽样点的回归分析,确定了#x003b2;_SORM与#x003b2;_FORM之间一般关系规律的具体表达式,从而实现了强非线性可靠度问题的高精度求解。研究表明：所建立的方法能够有效改善传统二阶可靠度算法计算过程繁琐、求解效率低下的问题;在求解精度、适用范围及算法稳定性等方面具有优势;且计算直观简便,易于为一般设计人员掌握,更适合于实际工程应用。     

工程结构可靠度指标计算的混沌搜索方法

基于可靠度指标β的几何涵义,提出了一种用混沌搜索工程结构可靠度指标和设计验算点的新方法.该方法利用混沌内在的随机性与遍历性进行求解,最终获得全局最优.算例结果表明该方法简单实用,性能良好,能够处理基本随机变量的非正态分布和变量之间的相关性,是解决非线性功能函数可靠度问题的有效途径.     

有限元法和退火进化算法相结合分析结构模糊可靠性

结构的失效除了具有随机性,还应具有模糊性。本文在介绍一种修正的联合概率密度函数的基础上,采用有限元法和退火进化算法相结合来研究结构的模糊可靠度。在每一模糊失效水平下,有限元法用来计算荷载效应项,并将荷载效应项代入原联合概率密度函数形成修正的联合概率密度函数。为了解决进化算法的早熟收敛问题,采用模拟退火算法与进化算法相结合,以保证更有效地搜索到最可能失效点(设计点)。解决不存在显式极限状态方程的大部分实际结构的可靠度研究的困难。数例结果表明该法可直接应用现有的确定性的有限元程序,并且具有很好的效率和精度。     

APPLICATION OF THE TSP ALGORITHM IN STRUCTURAL SYSTEM RELIABILITY CALCULATIONS

The reliability of multi-element, fatigue-prone systems subjected to cyclic, quasi-static loading is considered. The element times-to-failure have independent Weibull distributions. The measure of reliability is the beta index for the number of cycles to failure of the system. A dominant failure path is determined by minimizing beta over all possible sequences of element failures, using the Dynamic Programming technique as formulated for the Travelling Salesman problem. Evaluation of the beta index requires the first two moments of the Weibull-distributed random variable, conditioned on the element having already survived some number of cycles. A convenient method for calculating these conditional moments is described. The paper concludes with numerical examples (some of which provide evidence of the lack of monotonicity ofthe objective function) and some remarks on possible ways of improving the computational efficiency.