基于递推随机有限元法的结构可靠度指标计算

将递推随机有限元法与验算点法结合,提出了一种基于递推随机有限元法（RSFEM）的随机结构可靠度指标计算方法。数值结果表明,与基于Taylor展开的二阶摄动随机有限元方法比较,新的数值方法能够对随机结构的可靠度指标进行更好的逼近,其结果与MC模拟结果也非常吻合,论证了基于RSFEM的随机结构可靠度指标计算方法的合理性和有效性。     

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.     

结构失效模式可靠度指标对随机变量的敏感性分析

首先用基于响应面的随机有限元法来获得失效模式上各个单元的极限状态方程,然后用逐步等效线性化法获得该失效模式的等效线性化极限状态方程,从而可以很方便地用失效模式的可靠度指标对随机变量的敏感性进行分析.对一个碾压混凝土重力坝的3个层面进行了分析,数值算例显示,应用Mohr-Coulomb准则时,失效模式的可靠度指标对抗剪断粘聚力最为敏感;抗滑稳定可靠度指标对抗剪断摩擦系数的变异系数非常敏感,而对于抗剪断粘聚力的变异系数不太敏感.算例表明该方法对于大型、复杂结构的随机变量的敏感性分析是有效的.     

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.     

基于应力模糊随机过程模型的结构模糊随机可靠度

本以模糊随机变量和模糊随机过程为基本变量,分析了探讨了结构的模糊随机可靠度问题,进一步推进了结构模糊随机可靠度的理论研究。     

钢筋混凝土结构随机时变抗力及其可靠度分析

本文基于随机时变钢筋混凝土结构的变化规律,以及相应的随机时变抗力模型及其计算方法,建立了随机时变钢筋混凝土结构的静力可靠度理论与计算方法。为了处理时变荷载与时变抗力的可靠度问题,提出了随机时变钢筋混凝土结构的时变超越率的计算法,以及随机时变界限法。     

随机有限元法在不确定性分析中的应用

为了解决具有多个不确定性因素舰船结构系统的可靠性分析问题，这些不确定的因素包含结构元件的面积、长度、弹性模量、结构强度和外载荷等，服从统计规律，可作为随机变量处理。这样在结构系统的可靠性分析中，建立的极限状态方程，实际上是一个含有多随机变量的非线性函数，其中有的量（如位移等）难以用显式表达。在这种情况下，为了提高系统失效概率计算的精确性，采用了改进的一次二阶矩法和随机有限元法求解系统的失效概率。该方法简便合理，置信度高，适合工程的应用。     

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.     

随机时变结构动力可靠度分析的Markov模型

研究了时变结构的自振性和动力反应,建立了随机时变结构的自振和动力反应方程。考虑荷载为Ｍａｒｋｏｖ随机过程模型,提出了基于该模型的随机时变动力分析方法。     

基于响应面法的复式钢箱提篮拱地震可靠度分析

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题.基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了复式钢箱提篮拱桥在地震激励下,结构设计基准期内的可靠度.分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了钢箱提篮拱桥主、副拱肋在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了主、副拱肋在设计基准期内,按规范"三水准设防标准"条件下的地震可靠度.计算结果表明,该桥设计满足抗震规范要求.     

可靠性分析的改进加权响应面法

为了克服响应面法(Response surface method简称RSM)在计算大规模工程时效率低下和计算可靠性指标敏感度时偶尔误差大的问题,提出一个高效率的改进加权响应面方法.此方法首先构造一次响应面函数,然后在可能存在失效点的被缩小范围内采用轴向采样来得到样本点,构造二次响应面函数;通过从之前的样本组里增加新的样本点,给予靠近失效点的样本点更高的权重来更新响应面函数.通过几个算例表明:比较双加权响应面方法,此方法具有更高的准确性和计算效率.     

An improved adaptive response surface method for structural reliability analysis

The response surface method (RSM) is one of the main approaches for analyzing reliability problems with implicit performance functions. An improved adaptive RSM based on uniform design (UD) and double weighted regression (DWR) was presented. In the proposed method, the basic principle of the iteratively adaptive response surface method is applied. Uniform design is used to sample the fitting points. And a double weighted regression system considering the distances from the fitting points to the limit state surface and to the estimated design points is set to determine the coefficients of the response surface model. Compared with the conventional approaches, the fitting points selected by UD are more representative, and a better approximation in the key region is also observed with DWR. Numerical examples show that the proposed method has good convergent capability and computational accuracy.     

基于响应面法的车行索道桥非线性随机静力分析

采用响应面法对某大跨径车行索道桥进行了非线性随机静力分析,考察了结构参数和活载等因素的随机性对桥梁结构的几何非线性力学行为的影响。研究表明,响应面法是索道桥非线性随机静力分析的有效方法。索道桥的主要构件及其材料特性、几何尺寸和外部荷载的随机变异性对其成桥状态的结构响应值都有不同程度的影响。而主索的弹性模量又是其中影响最大的因素,在施工阶段应对其采取预控措施以减少或避免其量值的随机波动所造成的不利影响。     

基于Fourier正交基神经网络响应面法的结构可靠性分析

将Fourier正交基前向神经网络响应面法应用于估计结构失效概率。基于数值逼近原理,以Fourier正交多项式作为隐层神经元的激励函数,利用随机变量输入矩阵的广义逆矩阵形式计算权值,以Fourier正交基响应面代替传统多项式响应面,拟合其极限状态曲面,结合可靠性理论计算其失效概率。通过实例数值分析,证明了本文方法的正确性,同时具有公式简单、易于编程的优点,为解决结构可靠性分析问题提出了一种新方法。     

基于均匀设计响应面法的钢框架结构抗震可靠度分析

针对地震作用及结构性能的随机性,通过分析抗震可靠度研究结构的抗震性能,将均匀设计与响应面法相结合,提出了结构可靠度的数值模拟新方法,包括基于均匀设计的响应面法、均匀设计响应面与蒙特卡罗抽样相结合的混合模拟法.结合钢框架结构的抗震可靠度问题,基于ANSYS实现了上述新方法,并与经典的可靠度数值模拟方法进行对比分析.分析结...     

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.     

Extremum response surface method of reliability analysis on two-link flexible robot manipulator

In order to present a new method for analyzing the reliability of a two-link flexible robot manipulator, Lagrange dynamics differential equations of the two-link flexible robot manipulator were established by using the integrated modal method and the multi-body system dynamics method. By using the Monte Carlo method, the random sample values of the dynamic parameters were obtained and Lagrange dynamics differential equations were solved for each random sample value which revealed their displacement, speed and acceleration. On this basis, dynamic stresses and deformations were obtained. By taking the maximum values of the stresses and the deformations as output responses and the random sample values of dynamic parameters as input quantities, extremum response surface functions were established. A number of random samples were then obtained by using the Monte Carlo method and then the reliability was analyzed by using the extremum response surface method. The results show that the extremum response surface method is an efficient and fast reliability analysis method with high-accuracy for the two-link flexible robot manipulator.