可靠度响应面有限元及其工程应用

可靠度响应面有限元是可靠度计算与响应面有限元的直接耦合,是采用有限元数值模拟来解决功能函数不能用解析式表示的结构可靠度问题的一类方法,对于大型复杂结构的可靠度分析有重要的意义。本文简述了响应面方法的研究发展,给出了可靠度响应面有限元的几类算法和可靠度计算的两种途径,并介绍了响应面有限元方法在实际工程中的应用情况。     

应用有限元响应面法分析地下结构可靠度

鉴于隧道与地下结构所具有的特殊性和重要性,对其开展可靠性研究是一项非常有意义的工作。在对地下结构等大型复杂非线性结构进行可靠性分析中,荷栽效应统计特征分析是一个比较复杂的问题。考虑围岩和衬砌的相互作用,采用弹塑性有限元响应面法分析隧道衬砌结构荷栽效应的统计特征,推导了变量相关条件下计算结构可靠指标的分位值法迭代计算公式,对隧道衬砌结构可靠度进行了分析。     

响应面法在隧道衬砌结构可靠度分析中的应用

  在进行结构可靠性分析中,荷载效应统计特征分析是一个比较复杂的问题,特别是在地下结构的可靠度分析中。采用有限元响应面方法计算隧道衬砌结构荷载效应的统计特征,并结合可靠度计算的分位值法进行结构可靠指标的计算。     

基于界面元模型的响应面法及其在大型结构可靠度分析中的应用

 在土木、水利工程中有许多不连续介质工程结构问题, 对这类结构进行可靠度分析, 需要考虑不连续界面的模拟、非线性方程组的求解以及非线性极限状态方程的求解问题等。对于大型复杂结构, 采用随机有限元法在计算时间、空间和提高精度等方面都存在一定困难。本文另劈蹊径, 提出用界面元模型统一模拟连续与非连续介质, 用修正的N ew ton2Raph son 法求解非线性方程组, 用响应面法计算结构可靠度的新方法, 并结合大型工程结构的可靠度计算问题, 实例验证了该方法的优点和适用性。论文的主要研究工作有:(1) 在系统全面地研究结构可靠度分析响应面法的基础上, 首次提出了变f 二次序列响应面法, 并给出了收敛控制准则。(2) 建立了基于界面元模型的二次序列响应面法计算结构可靠度列式, 研制了电算程序。(3) 建立了非线性动力问题结构可靠度计算的时程分析法, 针对某重力坝绘出了可靠指标的时程曲线。(4) 用刚体模型、变形体连续介质模型和变形体非连续介质模型分别计算分析了某高拱坝坝肩动力稳定可靠度, 得出了有参考价值的研究成果。     

响应面法计算结构可靠度的回顾

体系可靠度已经成为可靠度研究的重点,由于其功能函数大都为隐式功能函数,响应面法已成为计算可靠指标的主要方法,响应面法主要分为迭代序列响应面、混合响应面、神经网络响应面、模糊神经网络响应面,就最近几年响应面法的理论发展和工程运用作一总结。     

响应面法在玻璃幕墙可靠度分析中的应用

玻璃幕墙结构在台风作用下,常常发生破环和脱落,造成经济损失,严重威胁人民的生命财产安全.在易受台风袭击的沿海城市,对玻璃幕墙进行各种可靠度的研究和分析,是幕墙抗风设计中的一项重要内容,为工程施工提供可靠的理论依据.根据玻璃幕墙结构可靠度研究进展和台风的特性,将二次多项式序列响应面方法引入玻璃幕墙台风作用下的可靠度分析,采用基于石沅台风风谱的时程风载进行结构分析和计算,得出台风作用下的可靠度指标,并与一次二阶矩法和蒙特卡洛方法进行对比,得出一些重要的结论.     

响应面法用于桁架体系可靠度分析

本文应用响应面法并考虑各种不确定因素对桁架体系的结构可靠度进行了研究。研究表明,响应面法是桁架体系结构可靠度分析的有效方法。     

改进响应面法及其在结构可靠度分析中的应用

介绍了响应面法的基本思想,并分析了用单面响应面法计算结构可靠度中存在的精度问题,提出了改进的单面响应面法;同时通过算例与其他方法进行了对比分析,结果表明,改进的单面响应面法不仅不会增加计算的数学难度,又能提高计算的精度。     

改进的响应面法及其在可靠度分析中的应用

分析了常用的基于响应面迭代的响应面法之不足，提出了改进的响应面法——一阶可靠性方法一响应面法二步法。该方法在第一步计算中用一阶可靠性方法求解可靠指标，用差分法或有理多项式法来求解求导数值，不需形成显式功能函数。然后，在一阶可靠性方法的验算点处进行常规的响应面拟合，并对此响应面用一阶可靠性方法、二阶可靠性方法或蒙特卡罗模拟法求解可靠指标。此方法在整个求解过程中只需拟合一个响应面，实例计算表明，该方法在计算精度及效率上均比常用的基于响应面选代的响应面法有所提高。     

基于响应面法的地下洞室结构可靠度分析

针对大型复杂地下洞室结构可靠度分析中功能函数不能显式表达的特点，提出了基于三维非线性有限元与响应面法、JC法相结合的可靠度计算方法。以映秀湾水电站地下厂房为例，根据三维非线性有限元对各随机变量分位点值的计算结果，采用D—P准则，构建了映秀湾水电站地下厂房洞室结构的功能函数，推导了响应面函数、应力分量偏导函数、顶拱混凝土各随机变量偏导函数、地下洞室岩体随机变量偏导函数，并应用JC法计算了其结构可靠度指标。结果表明，厂房顶拱β值一般为1．5～4．8，总体水平偏低，且β低值区主要分布在顶拱纵轴线右侧区域，范围较大，为其主要开裂区。经检验，计算成果与实际监测数据一致，精度满足工程要求。该方法计算效率高，实用性强，是大型地下洞室结构及复杂水工结构可靠度分析的良好途径。     

锤击瞬态反应检测方法及其在土木工程中的应用

锤击瞬态反应检测方法是一种快速有效的无损检测方法。本文详细介绍了该方法的原理及分析方法,并阐述了其在土木工程中的应用及其局限性。     

响应面法在结构可靠度分析中的应用研究

响应面法可以应用于大型复杂结构隐式极限状态方程的可靠性分析,然而至今可靠度响应面法的计算精度仍是未完全得以解决的问题.本文分析了响应面法计算结构可靠度的实质,指出了已有可靠度响应面法研究中存在的认识误区,并揭示了可靠度响应面法计算误差的真正原因.在此基础上,提出了改进响应面法用以解决传统响应面法收敛失败和计算误差大的问...     

结构工程施工系统可靠性理论方法及其应用的研究

在工程项目质量逐渐提升的过程中,项目建设的质量性、效益性以及资源节约性已经成为工程界定总标准。在工程建设的过程中研究其可靠性,有助于工程的建设。本文就结构工程施工系统可靠性理论,对其进行了简单地分析。     

结构工程施工系统可靠性理论方法及其应用的研究

在工程项目质量逐渐提升的过程中,项目建设的质量性、效益性以及资源节约性已经成为工程界定总标准。在工程建设的过程中研究其可靠性,有助于工程的建设。本文就结构工程施工系统可靠性理论,对其进行了简单地分析。     

非线性随机有限元法及其在可靠度分析中的应用

本文以非线性有限元理论和可靠度理论为基础，以二维弹塑性问题为对象，提出了非线性随机有限元的基本思路，并推导了材料非线性问题的基本公式，编制了非线性随机有限元程序。该程序既考虑材料的非线性又考虑参数的随机性，可用于一般弹塑性平面问题的可靠度分析。作为计算实例，研究了重力坝坝基在考虑非线性特性和随机特性情况下的破坏过程和可靠性指标。     

基于响应面法的隧道可靠度分析及其指标确定

在隧道初次衬砌的设计中还依赖经验法和现场的监测数据,规范也没有明确地给出隧道初次衬砌的目标可靠指标值.以大瑶山隧道基础数据为计算依据,以隧道初次衬砌作为研究对象,采用"地层-结构模型"分析了衬砌在极限承载能力作用下的可靠度.主要内容包括:分析、计算了各个变量的统计特征,结合这些变量应用同济曙光软件计算了初次衬砌在Ⅲ级围岩下的受力情况;利用响应面法计算了隧道初次衬砌的功能函数;根据所计算的内力值分析了作用效应的统计特征和抗力的统计特征;通过一次二阶矩法计算初次衬砌的可靠指标,并用MATAB软件得以实现;最后,利用校准法给出了Ⅲ级围岩初次衬砌的目标可靠指标值.     

可靠性原理在工程安全设施设计中的应用

安全设施设计专篇审查是《危险化学品建设项目安全许可办法双国家安监总局令第8号）赋予安全生产监督管理部门的一项重要职责,其目的在于通过审查,使项目的安全设施设计满足国家现行有关技术规范、标准的要求,提高项目的本质安全度。在实际的审查过程中,笔者发现部分安全设施设计专篇编制单位仅满足于将项目所涉及的安全设施简单列出,而不太关注这些设施是否匹配、可靠。     

土体非线性流变的有限元解析及其工程应用

本文在一般线性流变有限元解析的时步－粘性初应变法的基础上，提出并建立了非线性流变有限元解析的二次初应变法。该法是先在时间域内采用时步－粘性初应变法，再在每一时步内采用非线性弹性初应变法，从而得到任一时刻非线性流变问题的解。最后以搅拌桩支护为例，按非线性流变模型进行有根元计算，并与实测结果进行对比分析。     

基于径向基函数响应面法的岩质边坡可靠度分析

岩质边坡中存在多种变异性,需要进行岩质边坡的可靠度分析。将数值分析法与可靠度分析的响应面法相结合,进行了岩质边坡稳定的可靠度分析。利用径向基函数网络(RBFN)的全局适应能力强的特点,在响应面法中,以径向基函数网络为响应面函数,将隐式的功能函数显式化。通过对每个响应面新增一个样本点的方法进行样本点的生成及响应面的迭代,计算表明:基于径向基函数网络的响应面法具有较高的计算精度及效率,可以适用于基本变量数较多的可靠度分析问题;本文的边坡算例中,第2层岩体的强度参数对边坡的可靠指标影响最大,而其他参数对可靠指标的影响则相对较小。