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.     

基于概率统计方法的隔震结构可靠度

该文用概率统计的方法分析隔震结构的抗震可靠度。对两个实际的隔震结构建立三维有限元模型并进行时程分析,求得层相对加速度、层间位移角、隔震支座剪应变和压应力等结构的动力响应参数,同时,收集隔震支座力学性能的实验数据并结合数值模拟,用假设检验方法,明确了隔震结构的各动力响应参数和隔震支座的抗力参数均服从对数正态分布,再用最大似然估计法,得到了隔震结构各动力响应和隔震支座抗力的概率特征参数。给定隔震结构的失效模式,建立以结构抗力和反应为变量的功能函数,采用一次二阶矩法,分析隔震体系的抗震可靠度,结果发现：按目前《建筑抗震设计规范》的隔震结构,与非隔震结构相比,即使上部结构的水平地震作用减小60%~70%,也不一定能达到“中震不坏”和“极大震不倒”的抗震性能目标,说明在编的《建筑隔震设计规范》对隔震建筑提出更高的要求。     

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。     

基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法

传统的蒙特卡罗模拟方法在分析由于参数不确定性修正而引起的可靠度修正问题时效率较低。为此,提出了一种基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法,该方法主要包括2个关键步骤:1)根据参数初始分布利用蒙特卡罗模拟方法计算边坡的失效概率,并输出蒙特卡罗模拟的失效样本;2)利用参数统计特征值修正后的联合概率密度函数和蒙特卡罗模拟失效样本计算修正后边坡的失效概率。以两个边坡问题为例说明了所提方法的有效性。结果表明:所提出的方法在计算修正的失效概率过程中无需重新执行蒙特卡罗模拟,计算过程简单、计算效率高。此外,所提方法能够适用于隐式表达功能函数的边坡可靠度修正问题,并能够有效地解决单变量和多变量修正的边坡可靠度修正问题。     

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。     

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...     

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。     

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。     

基于失效概率偏导数的局部与全局混合灵敏度分析

基于失效概率偏导数的局部灵敏度与矩独立的全局灵敏度定义了一种新的混合灵敏度指标,该灵敏度指标不仅继承了传统的矩独立灵敏度的优点,而且反映了矩独立灵敏度和基于方差的灵敏度之间的内在联系。针对该矩独立的混合灵敏度指标计算量大的问题,该文首先将其转化为基于方差的混合灵敏度指标,然后利用能够高效计算条件矩的态相关参数(SDP)法进行求解。为了进一步提高计算效率,该文建立了基于重要抽样和截断重要抽样的SDP方法。算例结果验证了该文所提指标的合理性及所提方法的准确性。方法方法     

模糊变量与随机变量组合时模糊可靠度计算方法研究

对现有的随机应力、模糊强度可靠度计算方法进行了系统的分析研究,将其分成模糊变量直接转化为随机变量、由模糊强度的隶属函数直接构造模糊失效事件的隶属函数、可能度法和实用计算法四类,根据模糊失效概率的属性又可分成定量计算法和模糊计算法两类;得到了在定量计算方法中,广义密度函数法与面积法等价,当量密度函数法与截集法等价,真正独立的主要方法为广义密度函数法、当量密度函数法和直接转化法三种等结果;对强度模糊隶属函数为线性、正态分布情况推导了有关公式;通过算例给出了各主要方法的计算结果,其值相差较大,因此,哪种方法更合理还必须作进一步研究。     

基于区间与概率的星载网状天线展开可靠性分析

针对大型星载网状天线展开过程的特点,该文采用区间与概率混合可靠性分析方法对星载网状天线的展开过程可靠性进行了分析和评估。首先,建立了星载网状天线的展开失效树模型,并对失效树模型中各底事件进行了归类;其次,将关键底事件中所涉及到的不确定量视其特点描述为随机变量或区间变量,并利用混合可靠性模型分析方法获得了相应底事件的失效概率;再者,制作了2 m口径试验天线与典型试验展开机构样件,通过试验获得了天线展开过程中伸缩杆滑动的失效概率,进而得到了星载网状天线总的展开失效概率和展开可靠度;最后,对基本底事件进行了重要度分析,找出了可能导致星载网状天线展开失效的薄弱环节。     

可靠性灵敏度分析的自适应重要抽样法

基于全局优化的模拟退火方法,提出了结构可靠性灵敏度分析的自适应重要抽样方法。所提方法由模拟退火来逐步寻找结构最可能失效点,通过逐步优化的最可能失效点来构建可靠性灵敏度分析所需的重要抽样函数。从重要抽样密度函数中抽取样本,来对结构可靠性灵敏度作无偏估计,推导了可靠性灵敏度估计量方差和变异系数的计算公式。与基于Monte-Carlo法的可靠性参数灵敏度分析相比,该方法具有更高的抽样效率,算例证明了所提方法的优越性。     

基于连续Markov过程首超时间概率分析的结构动力可靠性研究

对时间连续状态连续的Markov过程的首次超越时间Tf概率分布问题进行了研究。令过程在任意时刻t发生微增量?t,通过分析?t微时段内的概率变化关系寻求Markov过程的转移概率分布函数与其首超时间概率分布之间的内在联系,最终得到了首超时间概率密度函数的解析显式表达式。由于在分析推导过程中没有采用苛刻的数学假定,因此该文结果在本质上属精确解。由于在常见随机荷载白噪声激励下线性体系的反应具有Markov性,而对于反应不是Markov过程的情形有不少实用的方法可将其转化为一维Markov过程,因此该文的研究结果具有一般性。     

基于柯西不等式的结构可靠度取尾重要抽样法

该文采用柯西不等式对结构可靠度计算中Monte Carlo 重要抽样法的模拟方差进行了分析与评价,提出了中间概率的概念并推导出其与模拟方差的函数关系。在此基础上得出使方差达到极小值的抽样函数具体形式,并建立了属于重要抽样技术的圆环和半圆环取尾抽样方法。与其他方法不同的是其抽样函数与原变量分布函数的比值是一常数,其分布区域是以原点为中心以原点到极限状态面距离为半径的圆形外部空间,模拟结果的方差可以定量描述。理论分析和例题模拟结果都表明：圆环取尾抽样方法可使模拟结果的方差缩减到直接模拟的1/10,而半圆环取尾抽样方法能缩减到1/20。     

基于裂纹扩展尺寸概率密度演化法的疲劳可靠性预测方法研究

疲劳破坏是金属构件的一种主要破坏形式。该文提出一种新的疲劳可靠性预测方法—裂纹扩展尺寸概率密度演化法,该方法通过求解裂纹扩展尺寸时变概率密度函数来预测疲劳寿命可靠性。首先建立随机裂纹扩展模型,然后根据此模型建立概率密度演化方程,并运用数值方法进行求解。最后的算例证明了裂纹扩展尺寸的概率密度函数具有演化特征,新方法计算结果与蒙特卡罗法的结果符合较好。     

钢框架结构基于变形可靠度的全概率抗震设计

我国抗震设计规范的抗震设计方法并不是真正意义上的概率极限状态设计,结构可靠度的应用也没有体现出结构的体系可靠度设计水平,因此该文提出了基于变形可靠度验算的二阶段抗震设计方法.该方法采用结构可靠度的数值模拟方法,通过验算小震作用下结构构件承载能力极限状态下的抗震可靠度,验算结构小震作用下正常使用极限状态下和大震作用下侧向...