边坡可靠度分析的响应面方法比较研究

系统地总结了多种响应面法(RSM)在不同类型边坡可靠度问题中的应用情况,通过文献分析总结出4类典型土坡可靠度问题:问题Ⅰ,单层土坡不考虑参数空间变异性;问题Ⅱ,单层土坡考虑参数空间变异性;问题Ⅲ,多层土坡不考虑参数空间变异性;问题Ⅳ,多层土坡考虑参数空间变异性.重点研究了基于多项式的4种响应面法(SQRSM、MQRSM、SSRSM和MSRSM)在解决4类土坡可靠度问题(问题Ⅰ~Ⅳ)中的有效性.分别从计算精度和计算效率两个方面系统地比较了4种响应面法在黏性土坡和c-土坡可靠度问题中的适用性.结果表明:对于不考虑土性参数空间变异性的单层土坡可靠度问题(问题Ⅰ),推荐SQRSM;当单层土坡考虑土性参数空间变异性时(问题Ⅱ),推荐MSRSM;对于不考虑空间变异性的多层土坡可靠度问题(问题Ⅲ),推荐MQRSM;对于考虑参数空间变异性的多层土坡可靠度问题(问题Ⅳ),推荐采用MSRSM方法.     

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.     

边坡系统可靠度分析智能响应面法框架

多失效模式情况下,边坡体系可靠性分析较为复杂.提出了基于计算机试验结合机器学习理论建立边坡系统(体系)可靠度分析智能响应面法的一般框架.边坡体系可靠性分析智能响应面法步骤包括:样本生成、模型参数优化、智能响应面建立、蒙特卡罗模拟计算失效概率.对支持向量机、高斯过程等多种智能机器学习理论用于建立智能响应面的性能进行了对比分析.通过典型边坡的体系可靠度分析,验证了小样本情况下智能响应面法在边坡体系可靠性分析中的可行性和优越性.     

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.     

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...     

岩质边坡稳定的体系可靠度分析及工程应用

对岩质边坡存在多个滑动面时的体系可靠度进行分析,可以对边坡的稳定性作出更加合理的评价.采用非线性有限单元法,通过降低岩体的强度参数,寻找边坡的潜在滑动面,并定义滑动面上所有单元同时破坏时,作为边坡的失稳模式;针对岩体破坏的特点,按Druker-Prager屈服准则和单轴抗拉强度准则构建失稳模式中单元的功能函数,再采用响应面法和蒙特卡罗法计算单元的可靠指标和相关系数;单一失稳模式是由滑动面上的单元组成的并联体系,为此,研究了一种逐步等效线性化求交法用于计算单一失稳模式的可靠指标;最后,用Ditlevsen窄界限公式估算由各失稳模式组成的串联体系的可靠指标.上述方法得到的可靠指标可用于边坡的稳定性评价.作为工程实例,对某水电站左岸坝肩边坡的体系可靠度进行了分析和评价,验证了本方法的合理性和可行性.     

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.     

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.     

航空发动机叶片的极值响应面法可靠性分析

为了研究离心力和重力对航空发动机叶片可靠性的影响,采用有限元法和极值响应面法对某航空发动机叶片进行了可靠性分析.考虑离心力和重力作用,计算并找到了叶片的最大位移点和最大应力点;以叶片的转速、材料密度和重力加速度作为随机输入变量,并将最大位移点和最大应力点作为可靠性分析的对象,基于蒙特卡洛法抽样拟合极值响应面方程;对极值响应面方程进行大规模仿真,完成叶片可靠性分析,得到了叶片的可靠性概率和影响位移及应力的随机变量灵敏度.结果表明:叶片的最大位移和最大应力可靠性概率满足基本设计要求;同时得出了影响叶片可靠性分析的主次因素依次为转速、材料密度和重力加速度.     

基于SVM-GEP岩质边坡可靠性分析

由于岩质边坡通常存在节理、裂隙等不连续面,边坡滑动模式的稳定性系数是一个隐函数,导致了在其相应的可靠度研究中建立显式的极限状态方程是不可能的.为了解决这一问题,本文提出了基于SVM-GEP岩质边坡的可靠性分析方法.该方法中,以节理面性质参数及几何参数为随机变量,采用离限元结合强度折减法计算岩质边坡的稳定性系数,通过SVM对已有数据进行训练,然后对检测数据预测,采用最小二乘法对这些数据进行拟合,得到显示的极限状态函数,并应用GEP方法计算可靠度及相应的验算点,以消除经典方法在可靠度指标求解过程中方程线性化带来的误差.研究表明:应用SVM-GEP方法分析岩质边坡的可靠性是可行的.     

基于随机响应面法的隔震桥梁抗震可靠性分析

利用ANSYS建立考虑桩土相互作用的隔震桥梁模型,假定场地土地基系数的比例系数m的取值具有随机性,运用基于正交多项式的随机响应面法对该类桥梁进行了抗震可靠性计算和分析。计算结果表明,桩基础中各层土性参数m的取值范围和方式对隔震简支梁桥的抗震可靠性有较大影响,在桥梁抗震设计中需得到高度重视。同时,计算结果也表明该桥的抗震设计满足规范要求。     

基于可靠度的土坡最危险滑面分析

用算例证明了概率危险面与定值危险面并不一致。提出了2种方便实用的概率分析方法，即基于定值安全系数程序的组合参数搜索法和在Excel中运用的矩阵公式法。经过比较认为组合参数搜索法虽是近似的，但比传统的定值法更接近矩阵公式法得到的概率危险面，2种方法均可用于工程实践中土坡稳定性的概率分析与评价。     

基于蒙特卡罗法的土坡稳定可靠度分析

采用可靠度分析的蒙特卡罗法,对土坡稳定可靠度进行了分析,并以工程事例为例,讨论了计算模型以及土性参数的均值和变异系数对可靠指标的不同影响,并对可靠指标和安全系数度量土坡稳定的合理性进行了一定的比较。     

采用基函数近似的响应面方法

响应面方法作为一种代替复杂敏度分析的方法在结构优化中取得了很好应用．但是其计算量随设计变量个数的增加而快速增大,为了减少结构分析的计算量,提出了一种采用基函数近似结构总位移的理论,结合响应面方法,在桁架结构截面优化中取得了良好的效果．     

采用响应面法的摩托车车架可靠性分析

针对传统摩托车安全性设计以应力强度为基础,其设计结果往往不是最优的问题,将车架各杆件的直径、厚度及在实际工作中所受的载荷等作为不确定变量,进行可靠性优化设计。通过ABAQUS有限元软件建立摩托车车架的CAE分析模型,编制Matlab程序,调用ABAQUS计算模块,完成车架有限元分析,生成二次多项式序列响应面函数。利用改进的一次二阶矩法实现摩托车车架的可靠性优化设计。     

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.     

机械臂运动轨迹可靠性分析的自更新响应面法

为解决机械臂运动轨迹可靠性分析的计算效率和精确性难题,提出自更新响应面法分析机械臂运动轨迹可靠性.首先,根据等效极值思想,将机械臂的运动轨迹可靠性转换为运动误差最大时的轨迹点可靠性;其次,基于粒子群优化算法,求解随机输入在不同样本情况下运动误差达到最大时所对应的时间,利用这些数据构建关于时间的Kriging响应面,在可靠性分析过程中,通过该响应面快速预估机械臂运动误差最大时所对应的时间,以此提高计算效率;第三,基于相对均方预估误差建立自更新机制,通过加入新的样本点来提升Kriging响应面的近似精度,确保可靠性分析结果的精确性.最后,通过案例分析验证所提方法的有效性和正确性.