基于LS-SVM的结构可靠度响应面分析方法

金伟良，袁雪霞 针对实际工程中常见的功能函数不能显式表达的可靠性分析问题，提出了一种基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）的结构可靠度响应面分析方法.采用正交试验设计和有限元程序生成学习样本，并依据各随机变量的概率分布抽样得到检测样本;利用LS SVM的高度非线性映射能力，建立了结构响应量与随机变量之间的映射关系.进而结合Monte-Carlo原理，计算结构的失效概率.新方法可直接应用现有的有限元分析程序，对大型结构进行可靠性分析.通过典型工程结构的算例分析，结果表明该方法具有较好的效率和精度.     

考虑模型不确定性的结构可靠度分析方法

为了更充分地研究模型不确定性对结构可靠度的影响,本文将综合考虑物理不确定性和模型不确定性,以Bayes理论为数学工具,对结构的统计可靠度问题进行研究．首先对Bayes理论进行概括和总结,采用该理论对结构工程中的模型不确定性进行建模和分析;然后研究考虑模型不确定性的结构可靠度分析方法,给出考虑模型不确定性的各种结构可靠性...     

考虑统计不确定性的结构可靠度分析方法

为了充分研究统计不确定性对结构可靠度的影响,本文将综合考虑物理不确定性和统计不确定性,以Bayes理论为数学工具,对结构的统计可靠度问题进行研究.首先对Bayes理论进行概括和总结,采用该理论对结构工程中的统计不确定性进行建模和分析.然后研究考虑统计不确定性的结构可靠度分析方法,给出考虑统计不确定性的各种结构可靠性测度...     

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.     

钢管混凝土拱面外稳定的可靠度与灵敏度分析

为研究不确定性对钢管混凝土(concrete filled steel tubular,CFST)拱面外稳定承载能力的影响,建立了面外失稳的极限状态函数.利用有限元软件ABAQUS,分别考虑和不考虑非线性影响计算了CFST拱的极限承载力和临界力;基于一次可靠度方法(first order reliability method,FORM),通过MATLAB自编程和有限元软件的协同工作得到了可靠指标随初始荷载的变化曲线以及随机变量的灵敏度指标.对比分析表明:CFST拱的面外稳定承载力介于临界力和极限承载力之间,且临界力为上限值;不同随机变量对可靠指标的灵敏度差异明显,其中几何尺寸的影响较大,弹性模量次之,材料强度的影响较小,而初始几何缺陷在规范规定的限值以内时,影响最小;然而,随着横向力的增加,材料强度的灵敏度指标逐渐增大,而弹性模量的灵敏度指标逐渐减小.     

多元指数插值响应面方法分析复杂结构可靠度

引入多元指数型插值基函数,采用正交实验设计和有限元分析生成插值点,建立指数插值响应面函数,采用随机投点法和有限元分析生成校核样本点,以校核样本点原函数值与插值函数值距离最小为优化目标,求解多元指数插值函数的待定参数,并构造迭代求解格式控制求解精度,建立了复杂结构可靠度分析的多元指数插值响应面方法.算例分析结果表明,该方法对非线性程度较强的隐式功能函数具有较高的分析精度和效率.     

基于MATLAB的支持向量机结构可靠度分析方法

针对复杂结构极限状态方程一般难以显式表达的特点,提出了基于MATLAB的支持向量机结构可靠度分析方法.该方法利用MATLAB计算平台,采用均匀抽样法对随机变昔进行抽样,形成结构响应与随机变量的样本值.通过对支持向量机进行训练,利用其高度非线性映射能力,模拟结构极限状态方程,应用几何法计算结构可靠指标.研究表明,采用支持向量机能够很好地拟合结构极限状态方程,计算结构可靠指标具有很高的精度.     

响应面方法及其在桥梁体系可靠度分析中的应用

提出将响应面方法和非线性有限元分析结合起来对桥梁上部结构的体系可靠度进行分析的新方法.首先,在试验设计的基础上应用通用的非线性有限元分析程序对桥梁结构进行体系承载力极限分析,然后,利用响应面方法推求桥梁结构体系承载力的响应面,最后利用可靠度分析程序计算桥梁结构的体系可靠度指标和失效概率.通过对一单跨叠合桥梁进行算例分析,证明了所建议方法的有效性.     

结构可靠度分析的响应面法和随机响应面法的比较

从拟合功能函数方法、计算精度与效率、收敛性等方面对响应面法和随机响应面法进行了系统地分析.算例表明:与响应面法相比,随机响应面法实现了真正意义上的非侵入式分析.响应面法采用二次多项式响应面函数仅仅在验算点附近能较好地拟合真实功能函数,而随机响应面法采用高阶Hermite随机多项式,能在整个空间上很好地拟合真实功能函数.当随机变量个数较少时,随机响应面法的计算精度和效率均优于响应面法.并且随机响应面法可进行自身的收敛性分析,确定最优阶次的计算结果作为精确解,其收敛性也优于响应面法.     

危岩主控结构面智能显现机理研究

危岩是典型的地质灾害类型之一,存在众多的结构面是其重要特征,灾害发生时,起主导作用的结构面只有一个,其它的结构面只是起到辅助作用。本文利用BP神经网络系统,在快速寻找危岩主控结构面方面做了一些尝试,首先将输入样本按照重要程度划分为四级,在实例的基础上选取了大量的训练样本后进行工程预测,结果表明,所建立的系统能够很好的揭示危岩主控结构面,在三峡库区的部分危岩工程治理中得到了成功应用,效果良好。结果对于危岩工程实践具有一定的参考和应用意义。     

室内燃气安全系统可靠性分析

本文从室内燃气事故的起因出发,提出预防与处理室内燃气事故的方法与措施,以此为基础构建室内燃气安全系统。利用可靠性工程原理,解释各个可靠性分析指标,并且推导出描述可靠度与故障率之间关系的数学表达式,然后在简单串联与并联不可修复系统可靠性分析的基础上,对所构建室内燃气安全系统在恒定型故障率时的各个类型进行可靠性分析与比较,得出相关结论。     

具有中介状态砌体结构的可靠性分析

实际工程中,结构通常应具有“安全-中介-失效”工作模式,这里的“中介”即为“故障”,是系统(或结构)既不能完全发挥其应有的全部功能,又不是完全不能发挥其全部功能,是一种具有不确定性的中介状态.应用王光远先生所提出的具有“安全-中介-失效”三级工作模式的结构的可靠性分析方法,利用设计基准期50年内结构底部剪力、层剪力(或层弯矩)等的概率分布为极值Ⅱ型的特点,建立了具有中介状态的砌体结构可靠性向量的计算方法.分析一实际的砌体结构,应用此方法求出结构在地震作用下对应的安全概率(可靠度)、中介概率PM和失效概率PF,它们联合起来构成可靠性向量[PR,PM,PF].     

水下爆炸载荷下舰船舷侧防护结构可靠性分析

为研究舰船结构在遭受导弹等武器攻击下的抗爆能力,取导弹战斗部装药密度、舷侧防护结构材料的弹性模量、切线模量和极限强度作为随机变量;采用对较小数量的样本进行拟合的方法,用随机数生成程序得到50组随机变量的初始值,利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序进行仿真计算,得到水下接触爆炸载荷作用下舷侧防护结构各层板的最大等效应力值;验证各层板最大应力值是否服从正态分布,采用W检验得到了各层板应力分布函数,考虑战斗部爆炸点与舷侧防护结构板架加强筋的相对位置关系,采用强度极限准则,利用蒙特卡罗方法模拟得到其破坏概率.该方法所用样本数量少,充分利用了样本信息,效率较高,具有一定实际应用意义.     

地下混凝土防护结构抗冲击可靠性分析

为研究地下混凝土防护结构在冲击作用下的可靠性.基于国内外已有理论及试验研究成果,得到圆锥形弹头弹体侵彻混凝土靶体形成的弹坑区和空腔区的深度计算公式,建立地下浅埋混凝土靶体侵彻深度的极限状态函数,利用已有的随机变量统计数据以及敏度分析结果,采用一次二阶矩法,对结构的失效概率进行了计算,并对影响结构失效概率的主要因素进行了分析.分析表明:在给定冲击作用下,钢筋混凝土板的失效概率随冲击速度的增加和板厚度的减小而线性降低,混凝土强度等级对结构可靠性影响不大.     

不确定性推理方法在金川二矿区西部岩体类型确定中的应用

采用围岩分类专家系统中的不确定性推理处理方法,以工程地质学家谷德振提出的岩体结构划分标准为基础,对金川二矿区岩（矿）体用模糊数学中择近原则的方法进行模糊综合判别。对于专家评判中涉及到的诸多模糊性因素,不确定性因素以及采用因素关系图来作定性描述;将被评定的岩（矿）体结构视为论域上的一个模糊子集;把推理过程抽象为多维论域上确定隶属度的过程,进而用连续隶属函数进行岩（矿）体结构的模糊推理;最后以隶属度的形式给出模糊识别结果,建立了各种结构类型岩组的岩体力学模型。     

起重机金属结构可靠度分析

通过对起重机金属结构的载荷及强度分析，确立在多种载荷组合作用下的载荷效应，建立以失效单元为破坏模式的串并联单元，并以这些串并联单元共同组成金属结构体系的可靠度计算模型，同时引出其可靠度的计算方法以及以一阶二次矩计算的可靠度计算公式。     

基于Bootstrap方法的自动超声检测可靠性分析

针对我国现有检测标准缺乏检测可靠性评定规范的现状,从不锈钢对接焊缝自动超声检测入手,尝试进行了基于概率统计理论的检测可靠性分析研究.基于重抽样技术,建立了适用于小样本数据检出率计算的Bootstrap模型,利用所建模型计算得到了不同缺陷、探头及扫查参数等情况下的缺陷检出率曲线,定量分析了不锈钢焊缝自动化超声检测的各个参数对检测可靠性的影响.结果表明,所建Bootstrap模型可以用于小子样情况下的自动超声检测可靠性的定量评定,从而保证检测结果的可靠性.     

因子分析法在城镇居民消费结构分析中的研究

提出了采用因子分析法和聚类分析法对我国各省市自治区的城镇居民消费结构进行了区域差异性实证分析和研究的方法.首先选择2003年全国31个省市自治区城镇居民消费结构的8个指标作为原始数据,从8个指标中提取因子,计算各因子的得分;然后选择两个得分较高的因子作为主因子,并采用回归算法求出综合因子的得分函数;最后计算各地区的综合因子值并以此进行聚类分析.结果表明:各省市自治区可分为五种类别,其中北京和上海最高,其次是少数几个东部沿海地区,然后是几个经济发展较好的城市和地区,其他二个类别多数是中西部地区.最后将分析模型应用到2004-2010年全国31个省市自治区城镇居民消费结构的8个指标进行分析,研究表明北京、上海和东部沿海地区的消费指标交替上升,但中西部地区的消费水平仍然较低.     

基于Monte-Carlo法的边坡可靠性分析

为了研究土性参数中粘聚力系数c和内摩擦角φ对边坡可靠度指标β的影响,在传统的极限平衡原理Bishop法的基础上,结合可靠度分析方法中的MonteCarlo法,通过MATLAB来实现以上的分析过程。结果表明：粘聚力系数c的变异系数δc以及内摩擦角φ的变异系数δφ与可靠度指标β呈负相关。     

基于联合分布法的岩坡稳定可靠分析研究

岩坡稳定性分析问题是一个可靠性问题,结合由Hoek-Brown经验准则衍生的线性参数,采用概率密度函数联合分布法确定平面滑动岩坡的最终安全系数的概率分布,借助Matlab软件对该计算过程实现表达,并对岩坡安全系数的影响因素进行敏感性分析。结果表明：概率密度函数联合分布法可以用作对平面破坏岩坡稳定性分析方法的补充及对岩坡稳定的前期快速评价;安全系数的分布曲线呈正态分布;正常情况下,水平地震加速度?对岩坡稳定的影响性强于张拉裂缝中水深Zw对岩坡稳定的影响性。