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.     

基于帕德逼近响应面法的边坡可靠度分析

边坡工程在进行稳定性分析评价时,通常其功能函数呈现出高度非线性隐式特性,从而导致无 法直接求解其可靠度。因此,提出将数值分析中的帕德有理逼近与可靠度分析中的响应面法相结合,利用帕 德逼近有理多项式拟合响应面函数。并采用拉丁超立方试验构造样本,将样本数据代入简化 Bishop 算法中 得到边坡功能函数值,求解得到代理模型待定系数,从而实现隐式功能函数显式化。且基于 Matlab 程序语 言编制 JC 法可靠度指标计算程序,建立了基于帕德逼近有理多项式的边坡稳定可靠度分析新方法（PRSM）。 通过两个经典的边坡算例,验证了所提方法的可行性、计算的高效性及准确性。最后,将所提方法应用于某 实际边坡工程中,计算结果表明,该边坡工程失稳的可能性较低,与实际监测结果吻合。     

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.     

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...     

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.     

基于改进响应面法的蒙华铁路良山边坡可靠度分析

基于人工神经网络与响应面法相结合的组合方法,以边坡安全系数为研究对象,黏聚力、内摩擦角和容重作为自变量,采用Janbu法计算边坡实际安全系数,以安全系数等于1为临界值,最终得到了边坡稳定的功能函数。对蒙华铁路良山边坡岩土体可靠度进行分析,并采用蒙特卡罗法进行了验证。结果表明:良山边坡的岩土体可靠度指标计算结果与蒙特卡罗法所获取的结果吻合,验证了所提出方法的可行性;与蒙特卡罗法相比,所提出方法计算时间大大缩短,为边坡稳定性研究提供了新的思路。     

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.     

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.     

可靠性分析的双加权响应面法

响应面法常用于极限状态函数为隐式的结构可靠度分析中,且结构的响应通常是通过有限元法求得.响应面法采用系数未知的多项式来代替隐式的极限状态方程,多项式通过一些样本点来拟合,拟合点的选取必须减少计算时间但不影响多项式近似值的质量.为了加快响应面的收敛速度,提出了一些改进,响应面采用加权拟合的方法,拟合点加权根据与真实响应面的距离和拟合点到设计点的距离来确定.这种方法的目的就是减少计算的时间而又能得到满意的结果.算例说明:这种方法具有较高的效率和准确性.     

Reliability analysis for aeroengine turbine disc fatigue life with multiple random variables based on distributed collaborative response surface method

The fatigue life of aeroengine turbine disc presents great dispersion due to the randomness of the basic variables,such as applied load,working temperature,geometrical dimensions and material properties.In order to ameliorate reliability analysis efficiency without loss of reliability,the distributed collaborative response surface method(DCRSM) was proposed,and its basic theories were established in this work.Considering the failure dependency among the failure modes,the distributed response surface was constructed to establish the relationship between the failure mode and the relevant random variables.Then,the failure modes were considered as the random variables of system response to obtain the distributed collaborative response surface model based on structure failure criterion.Finally,the given turbine disc structure was employed to illustrate the feasibility and validity of the presented method.Through the comparison of DCRSM,Monte Carlo method(MCM) and the traditional response surface method(RSM),the results show that the computational precision for DCRSM is more consistent with MCM than RSM,while DCRSM needs far less computing time than MCM and RSM under the same simulation conditions.Thus,DCRSM is demonstrated to be a feasible and valid approach for improving the computational efficiency of reliability analysis for aeroengine turbine disc fatigue life with multiple random variables,and has great potential value for the complicated mechanical structure with multi-component and multi-failure mode.     

基于径向基函数神经网络响应面法的装载机动臂疲劳可靠性

采用解析法与有限元软件ANSYS相结合的方法对装载机的工作过程进行计算,根据雨流法建立工作过程中装载机动臂的应力及应变的时间历程,通过局部应力应变分析得到结构的疲劳寿命。运用神经网络响应面来拟合结构的极限状态函数及其偏导数,利用可靠度理论分析了装载机动臂的疲劳寿命可靠性。     

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。     

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.     

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.     

基于响应面法的扣件式模板支架缺陷灵敏度分析

针对中国建筑施工中扣件式模板支架坍塌事故时有发生的现状,采用响应面法对材料缺陷、制造误差和操作失误等多种初始缺陷进行了敏感度分析。采用有限元软件建立了典型模板支架的精细化有限元模型,分析了钢管壁厚、弹性模量和初始偏心等对模板支架极限承载能力的影响。通过多因素响应面分析,得出了典型扣件式模板支架对不同初始缺陷的敏感程度,为施工过程中有效控制模板支架坍塌事故提供了技术支撑。     

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。