基于支持向量机的重要抽样方法

在结构可靠度分析中,对于非线性的隐式极限状态方程,与一次二阶矩方法相结合的传统响应面方法一般并不适用。支持向量机算法较好地解决了小样本的统计学习问题,为解决有限样本情况下结构极限状态功能函数的重构提供了有力的理论基础。基于回归支持向量机方法,采用有限的经验点重构结构极限状态方程,结合重要抽样方法计算非线性的隐式极限状态方程结构的可靠度。该方法相对传统响应面方法在结构计算工作不增加的条件下,可以获得高精度的解,能较有效地解决非线性的隐式极限状态方程的结构可靠分析问题。     

混凝土重力坝的结构可靠度分析

应用可靠度理论对混凝土重力坝进行结构稳定分析,方法采用一次二阶矩法。通过计算机编程,计算出了某重力坝基面抗滑和抗压两个极限状态的可靠度及相应的失效概率。结果与蒙特卡罗法计算结果对比分析相差在1%以内。说明一次二阶矩法可以作为混凝土重力坝可靠度的计算方法。     

基于随机响应面法的岩质边坡稳定可靠度分析

为客观描述岩质边坡中广泛存在的参数不确定性问题,同时解决传统的可靠度分析方法存在的不足,本文提出了基于随机响应面方法的岩质边坡稳定可靠度计算框架,并以一个典型的岩质边坡工程算例验证了本文方法的有效性。计算结果表明：2阶、3阶和4阶随机响应面法都能够较为有效计算岩质边坡结构稳定问题,计算结果与100万次蒙特卡洛方法的CDF曲线基本一致。此外,参数敏感性分析表明黏聚力c和内摩擦角φ变异系数的变化对失效概率的影响呈现正相关关系,单宽拉裂面面积z变异系数的变化对失效概率的影响呈现负相关关系。     

结构可靠度分析的一种实用方法及其时变预测

一次二阶矩方法是传统的可靠度方法，其精度受到验算点处极限状态方程非线形程度影响，将功能函数泰勒展开至二次项，形成二次二阶矩方法可提高可靠度精度，考虑验算点法在计算时要求进行不断迭代，为此在满足设计精度要求的前提下，提出不需迭代的一次性设计点直接进行可靠度计算，从而大大减少计算工作量，对结构在整个使用期内可靠度风险性随机预测，基于灰色理论，建立GM优化模型，求出结构时变可靠度。     

基于随机响应面法的可靠度分析及应用研究

运用随机响应面法计算失效概率和可靠度指标,该方法在一些复杂的非线性函数中依然能够保持较高的收敛性。通过数值分析和工程实例进行验证,结果表明:随机响应面法的计算过程相对简单并且计算结果精度较高;随着随机多项式次数的增加,随机响应面法得到的概率密度曲线越来越接近由蒙特卡罗法得到的概率密度曲线。     

大型非线性结构可靠度计算方法研究

拱坝是水利工程中的常见结构,因坝体材料的物理参数和作用于坝体的荷载均是随机变量,故坝体的应力和变形呈现出不确定性。因此,在拱坝设计和研究中,以概率统计理论为基础,对拱坝进行可靠度分析是科学、合理的。由于拱坝体量大,构造复杂,且基岩和筑坝材料具有非线性特性,使拱坝结构的可靠度分析十分困难。将可靠度计算的响应面法与拱坝应力分析的有限元法相结合,应用成熟的有限元分析软件,分析拱坝的可靠度。坝体应力与变形的计算采用三维非线性有限元法,可靠度计算采用二次响应面法。针对福建省永泰县大洋水电站拱坝的可靠度分析,得出了可靠指标的变化规律。与其他可靠度分析方法相比,该方法可以直接应用确定性的结构计算程序,使大型非线性结构的可靠度分析工作更加简便可行。     

基于响应面法的拱坝结构可靠度研究

针对拱坝构造复杂,基岩和筑坝材料具有非线性特性,可靠度分析十分困难的问题,将可靠度计算的响应面法与拱坝应力分析的有限元法相结合分析坝体的可靠度,即:坝体应力与变形的计算采用三维非线性有限元法,可靠度计算采用二次响应面法.以福建省永泰县大洋水电站拱坝为例,分析了该拱坝上游面和下游面的可靠度,得出了可靠指标的变化规律.与其...     

计算结构可靠度快速实现与并行粗格子法

给出一次二阶矩法、蒙特卡洛法和粒子群算法求解可靠度的MATLAB简便程序.应用划分网格法与避免了维数灾的粗格子法求解几何可靠度;通过并行粗格子法求解可靠度时,将约束优化转化为无约束优化应用了外惩罚函数法.     

大型非线性结构可靠度计算方法研究

拱坝是水利工程中常见的结构,其坝体材料的物理参数和作用于坝体的荷载均是随机变量,坝体的应力和变形呈现出不确定性.因此,在拱坝设计和研究中,以概率统计理论为基础,对拱坝进行可靠度分析是科学、合理的.由于拱坝坝体量大,构造复杂,且基岩和筑坝材料具有非线性特性,因此使得拱坝结构的可靠度分析十分困难.将可靠度计算的响应面法与拱坝应力分析的有限元法相结合,应用成熟的有限元分析软件来分析拱坝的可靠度;坝体应力与变形的计算采用三维非线性有限元法,可靠度计算采用二次响应面法.针对福建省永泰县大洋水电站拱坝的可靠度分析,得出了可靠指标的变化规律.与其他可靠度分析方法相比,该方法可以直接应用确定性的结构计算程序,使大型非线性结构的可靠度分析工作更加简便可行.     

结构可靠度分析的高斯过程响应面方法

高斯过程是一种具有严格的统计学习理论基础,在处理高维数、非线性、小样本的复杂回归问题中具有较高精度的机器学习方法。针对可靠度领域中采用传统响应面法求解隐式功能函数结构可靠度精度不足的问题,采用高斯过程回归模型重构隐式功能函数,并与改进传统响应面法相结合,提出了一种基于高斯过程响应面方法的结构可靠度分析。研究分析表明,该方法在处理隐式功能函数的可靠度问题方面具有结果可靠且计算效率高的优势。     

Stochastic simulation of fluid flow in porous media by the complex variable expression method

A stochastic simulation of fluid flow in porous media using a complex variable expression method (SFCM) is presented in this paper. Hydraulic conductivity is considered as a random variable and is then expressed in complex variable form, the real part of which is a deterministic value and the imaginary part is a variable value. The stochastic seepage flow is simulated with the SFCM and is compared with the results calculated with the Monte Carlo stochastic finite element method. In using the Monte Carlo method to simulate the stochastic seepage flow field, the hydraulic conductivity is assumed in three different probability distributions using random sampling method. The obtained seepage flow field is examined through skewness analysis, and the skewed distribution probability density function is given. The head mode value and the head comprehensive standard deviation are used to represent the statistics of calculation results obtained by the Monte Carlo method. The stochastic seepage flow field simulated by the SFCM is confirmed to be similar to that given by the Monte Carlo method from numerical aspects. The range of coefficient of variation of hydraulic conductivity in SFCM is larger than used previously in stochastic seepage flow field simulations, and the computation time is short. The results proved that the SFCM is a convenient calculating method for solving the complex problems.     

坝基深层抗滑稳定可靠度分析蒙脱卡罗方法

通过非线性有限元分析具有软弱夹层的重力坝坝基滑动破坏过程和失稳机理，论证了尾岩抗力体第二滑裂面应向下游倾斜，而不宜简单地取为直立。按建议的失稳模式，导出了主滑动面处于极限平衡的功能函数和状态方程。鉴于功能函数的复杂性，推荐应用改进的抽样蒙脱卡罗方法求解失效概率和可靠度。     

边坡工程模糊随机可靠度分析

将模糊随机理论应用于边坡可靠性评价当中,为了考虑随机变量的模糊随机性,引入稳定系数的隶属函数对边坡的实际工作状态进行模糊可靠评价。提出模糊随机极限状态方程的二次构造思想,即将模糊随机理论和响应面法相结合,首先利用响应面法进行一次构造,得到可靠度响应面函数,在此基础上借助隶属函数的补函数作为辅助,进行二次构造极限状态方程来计算边坡的模糊随机可靠度。结果表明,该方法计算简便、收敛速度快,克服了对模糊概率密度函数直接积分求解时过程复杂、耗费机时的缺点,具有较高的计算精度和广泛的工程实用性。计算所得到的可靠性指标更加能够真实地反映边坡的稳定状态,为边坡工程可靠性研究提供了一种新的方法。     

基于可靠度随机有限元法的海洋混凝土结构耐久性分析

为了准确分析氯盐侵蚀下海洋混凝土结构的耐久性,根据可靠度随机有限元法分析了材料参数、结构几何参数和环境作用参数的随机性对混凝土结构服役寿命的影响。首先基于氯盐侵蚀下混凝土结构的正常使用极限状态方程,利用摄动随机有限元法(PSFEM)建立了混凝土结构可靠度分析的梯度优化迭代分析方法,根据预设可靠度水平确定混凝土结构的服役寿命。进而利用灵敏系数分析了氯盐腐蚀下混凝土结构服役寿命对不同随机变量的敏感性。算例分析验证了本文方法具有较高的计算精度和效率。研究表明,混凝土保护层厚度对混凝土结构耐久性影响最大,需要在设计中予以特别注意,而且参数随机性对混凝土结构服役寿命具有显著影响,一旦忽略将导致设计结果偏于不安全。     

用Matlab实现加筋土结构整体稳定性可靠性分析

结构的整体稳定在结构设计中非常重要,特别是对较高的加筋土墙,该文将重点对加筋土挡墙进行整体稳定性的可靠性分析,通过将加筋体看成一般重力式墙,用圆弧法得到护坡的最危险滑动面及中心点,并建立极限状态方程,运用Matlab中实现蒙特卡罗法的编程。基于加筋土结构整体稳定性的可靠性分析,具有明显的理论意义和很大的实用价值。     

基于有限元响应面法的重力坝抗拉可靠度分析

采用有限元方法计算坝体内的应力,以可能的拉应力范围作为作用效应,容许的拉应力范围作为抗力,建立了与重力坝设计规范中有限元分析结果相对应的抗拉极限状态方程.由于此极限状态方程为隐式,故采用一阶响应面法求解可靠度,并运用正交试验设计方法减少有限元分析次数.本文以龙滩碾压混凝土重力坝为例,给出了实例计算分析结果.     

基于ANSYS的复杂地基面上高导墙抗滑稳定有限元分析

将简单滑动面上的抗滑稳定有限元分析方法加以改进,并推广应用到各种复杂的地基面上,为有限元法计算类似结构的抗滑稳定性提供参考。利用ANSYS建立复杂地基面上高导墙的二维有限元计算模型,计算分析了5种方案下结构的抗滑稳定性,为锚索加固方案的选择和结构安全评估提供依据。计算结果表明:锚索布置应选择侧向倾斜锚索方案,且这种方案下结构在运行期中满足抗滑稳定要求。所采用的抗滑稳定计算方法在工程中得以应用,结果符合实际情况,适用性强,有一定的参考价值。     

Application of first-order and Monte Carlo analysis in watershed water quality models

To achieve effective environmental control, it is important to develop methodologies for dealing with uncertainties in model simulation of pollution behaviour and effects. Several procedures have been proposed to quantify uncertainties in modelling studies. This paper utilizes the two methods that are widely applied, i.e. functional analysis and Monte Carlo Simulation.The first-order part of the functional analysis method provides a measure of uncertainties in dependent variables in terms of uncertainties in independent variables. The procedure is based on first-order terms in the Taylor series expansion of the dependent variable about its mean value with respect to one or more independent variables. The major assumption in this procedure is that all independent and dependent variables are the second moment variables (SMV), which means that the behaviour of any SMV is completely described by its mean and standard deviation. The mathematical simplicity of the procedure allows application by simple input-output models. Consequently, it has been applied to many environmental simulators, e.g. hydrological models, stream water quality models, lake water quality models and ground water pollution models.The Monte Carlo Simulation (MCS) method uses a large number of repeated trials or simulations with the values for stochastic inputs or uncertain variables selected at random from their assumed parent probability distributions to establish an expected range of model uncertainty.