岩石边坡模糊随机损伤可靠性研究

目的延拓非确定损伤理论研究以揭示损伤力学蕴涵的复杂机理.方法基于损伤、概率、模糊隶属度在[0,1]区间上协调一致性,提出了模糊随机损伤力学观念;构造解释了3类损伤变量模糊性态及对应模糊映射分布,即降半分布、“秋千”分布和组合“秋千”分布,实现了随机损伤变量模糊化自适应生成与构建;依据扩张原理及随机损伤变量满足β概率分布,对模糊集上随机损伤变量的CDF、PDF积分修正,结合当量正态理论,将三类模糊随机损伤泛函引入本构方程,完成了模糊随机有限元可靠度与模糊随机损伤同步分析.结果分析表明,基于全面统计评价的初始损伤场建立,避免了常规损伤力学分析中试验及模型构造的困难.结论借助可靠度理论所得的模糊随机损伤力学模型,可全面揭示复杂工程对象在损伤模糊演变过程中具有的随机变异本质,实现局部损伤发育与结构宏观可靠度的耦合分析.     

堤防工程的模糊随机损伤敏感性

为揭示非确定参数和广义损伤泛函对广义损伤场及广义损伤可靠度影响机理,基于自适应模糊随机损伤力学模型,以荆南长江干堤为例进行局部裂纹尖端应变能密度分析,证实了经模糊识别后,广义损伤场分析区域较之常规损伤模型宽广,符合工程结构具有多种可能工况和材料失效范围复杂的事实.考虑核心参数的空间变异,就模糊随机损伤增益下的宏观场分布进行敏感性研究,验证了岩土结构在重力工况下采用组合秋千模型进行广义损伤分析,可反映刚柔材料接触部位吸收较多能量从而诱发显著损伤发育的客观实际.采用不同模糊分布对自适应损伤力学模型进行激励分析,表明应用混合破坏准则对复杂结构广义可靠度的精细研究,可综合反映各区域的损伤水平.研究结果表明：在广义独立标准正态空间内,模糊随机损伤模型对损伤宏观分布的演绎,展示了材料微观、细观流动破坏诱发的结构宏观能量重分布,揭示了各模糊分布对广义损伤场流动演变的控制特征.     

荆南长江干堤模糊自适应随机损伤机理研究

基于损伤、概率、模糊隶属度在\[0,1\] 区间内度量的协调一致性,得出了发展模糊随机损伤力学的观念.提出了模糊随机损伤的基本概念模型、推导了基于损伤的模糊随机变分列式.在分析损伤变量广义不确定性实质的基础上,构造并解释了3类损伤变量的模糊性态,提出了模糊损伤的降半分布、“秋千”分布和组合“秋千”分布,它们可以分别探讨不同形式下随机损伤的模糊演变过程,实现了随机损伤变量的模糊化和去模糊化过程的自适应生成与构建.根据扩张原理及随机损伤变量满足β概率分布的理论和定义,对模糊集上随机损伤变量的累积分布函数（CDF）、概率密度函数（PDF）积分进行修正,实现了模糊随机有限元可靠度与模糊随机损伤的同步分析.自主研制了模糊随机损伤有限元程序,并对荆南干堤的典型堤段进行了三维模糊随机损伤场力学性态的分析与研究.     

下洋涂围垦工程子堤滑移原因及处治

宁海下洋涂围垦工程是省重点围垦工程．由于滩涂冲深使堤基原状土破坏、堤身土方一次性填筑过高使土体荷载过大等原因,出现子堤失稳形成滑移．经过原因分析,安全稳定验算,采取了工程性措施和非工程性措施,取得较好效果,消除了堤坝施工不安全因素,确保工程顺利进行．建议在软土地基的围垦工程施工中,应防止类似滑移情况发生,确保施工安全．     

结构体系随机模糊失效模式的确定方法

定义结构在考虑随机与模糊两种不确定性因素时的失效模式为广义失效模式,研究了描述基本变量的随机和模糊性的各种参数对模式失效概率的影响,以及描述安全与失效模糊状态的各种参数对模式失效概率的影响,分析了在选择临界时应考虑的因素,提出了结构安全裕量对模糊安全域和模糊失效域的隶属函数的确定方法,给出了基本变量具有随机模糊性时综合考虑元件强度的值,变异系数以及隶属函数中的参数的临界元件选择准则,了枚举结构体系     

堤防工程广义可靠度分析及参数敏感性研究

基于MonteCarlo理论及First Order Reliability Method当量正态化理论借助Fuzzy概率及扩张原则提出了广义模糊随机可靠度理论,结合边坡滑动失效模式及渗透失效模式建立了堤防系统广义模糊随机可靠度算法,就长江荆南主干堤典型断面的可靠性进行分析,得到的规律性认识具有工程安全指导意义。     

胶凝砂砾石坝体的受力特性及超载能力分析

为了研究胶凝砂砾石坝体的受力特性,运用线弹性有限元方法,计算坝体的应力分布和变形性态.为了研究坝体的极限承载能力和安全储备情况,采用D-P弹塑性模型来模拟胶凝砂砾石本构关系,同时建立非线性有限元模型,对胶凝砂砾石坝体进行了容重超载法、水头超载法和降强安全储备的研究.     

堤防锥探灌浆加固后的渗流及稳定性比较分析

总结了某堤防工程主要病险问题与安全现状,提出了相应的加固设计方案,重点对长期存在的堤身渗水问题开展灌浆防渗方案比较分析,对优选的锥探灌浆进行了较为详细的设计。在此基础上,采用饱和-非饱和、稳定-非稳定渗流有限元计算理论,对锥探灌浆防渗加固前、后的堤防开展稳定渗流场以及水位骤降工况下非稳定渗流场计算,对堤身孔压变化规律等渗流性态进行研究,并开展相应的堤坡稳定计算。结果表明,采用锥探灌浆加固后,堤身渗流量和逸出坡降明显减小,浸润线降低,防渗效果显著,且各工况下堤坡抗滑稳定安全系数提升明显。     

剩余强度衰减的混凝土结构疲劳可靠性分析

混凝土结构疲劳破坏是实际工程中主要存在的一个问题,它的疲劳破坏机理比静力承载能力的破坏机理复杂,而且影响因素较多,大量实验数据显示,混凝土结构的疲劳强度是随机的,需运用概率理论和可靠度理论相结合对其进行分析。本文基于随机有限元法,利用ANSYS有限元分析软件,以混凝土重力坝在低周地震荷载工况为例建立三维有限元模型,进行随机疲劳可靠度分析,计算结果表明:采用剩余强度衰减模型进行疲劳可靠性分析在工程结构抗疲劳设计中具有适用性。     

人工神经网络在堤坝安全评价中的应用

为了综合考虑安全评价中各因素的影响,采用人工神经网络BP网络模型,建立基于人工神经网络的堤坝安全评价方法.以黄河下游堤防工程为例,依据堤坝的设计和检测规范,建立了相应的安全评价指标,利用地质资料和观测资料对堤坝安全进行了分析与评价,验证了模型的可靠性.     

电磁波层析成像在岩溶勘查中的应用研究

在工程勘探过程中,由于地表工程地质条件的复杂性,对地质勘探资料较少的区域进行物探工作时,对可能是由于岩性变化引起的物探异常应采用多种探测手段、根据多种参数的探测结果,才能对其岩性、构造及至地质地球物理环境作出正确的推断解释。通过实际应用,对岩溶勘查中由于泥质岩性引起的电磁波吸收异常,辅以大功率声波层析成像可进行正确识别。     

大型舰船结构的可靠性研究

对具有多随机变量的大型船舶结构可靠性分析中的力学模型选取、安全余量建立、安全余量的敏度分析、减缩刚阵和反向节点力的公式推导等问题进行了研究.设结构是空间理想弹塑性梁板体系,以杂交梁元和加筋板格元来模拟三维结构体系,采用随机有限元计算结构系统的响应量;用验算点法计算失效模式安全余量的可靠性指标;用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,通过对主要失效模式方程的线性化研究,计算各主要失效模式安全余量之间的相关系数;然后用PNET法计算结构系统的可靠性指标.在可靠性分析过程中,用随机有限元法对安全余量进行敏度分析,在提高可靠性分析效率的同时,也能指导设计,是必要而又十分有效的手段.最后给出了一个船舶的结构的算例,说明分析的有效性.分析表明,这些研究可提高具有多随机变量的大型结构系统可靠性分析的计算精度,为复杂结构系统可靠性分析奠定了一定的理论基础.     

含多裂纹结构的断裂可靠性分析

基于随机有限元法和可靠性设计理论,建立了一种含多裂纹结构的断裂可靠性分析模型。首先,根据最小二乘法则建立应力强度因子的表达式,然后将影响结构断裂的不确定因素视为随机变量,通过一阶二次矩法和随机有限元法求出每条裂纹的可靠度指标,最后将含多裂纹结构看作一个由所有裂纹组成的串联系统,求出各裂纹之间的相关系数,并得出多裂纹结构失效概率的Ditlevsen界限值。数值算例表明,本方法具有较强的适用性。     

基于随机有限元的结构系统的可靠性分析

对结构元件的面积，长度，材料弹性模量和外载均有随机变量的结构系统进行了可靠性分析，采用随机有限元法给出失效模式的安全余量，利用安全余量的相关性和ＰＮＥＴ法计算结构系统的失效概率。     

黄土边坡可靠度的随机有限元分析

为了研究黄土边坡的可靠度,在对黄土强度参数进行变异性统计、概率分布检验及垂直向自相关距离计算的基础上,将黄土强度参数黏聚力和内摩擦角作为随机变量,将其在二维边坡剖面的空间变化作为随机场,用局部平均细分法将符合一定均值和标准差的强度参数按随机场分布在边坡剖面的有限元网格上,再采用弹-理想塑性有限元计算边坡稳定系数,用Monte-Carlo法计算其失效概率。结果表明:黄土黏聚力的变异系数多在0.30以上,内摩擦角的变异系数多在0.20以下,且黄土高原从西向东两个参数的变异性都增大;黏聚力和内摩擦角的概率分布类型对边坡失效概率计算结果影响显著,统计检验发现黏聚力采用对数正态分布、内摩擦角采用正态分布为宜;黄土地层的垂直向自相关距离多在0.7 m以内,与计算厚度的比值多小于0.2;在大部分黄土的变异系数与自相关距离水平下,采用确定场进行可靠度分析,多数情况将极大地高估了黄土边坡的失效概率,而在极端高变异系数水平下,采用确定场进行可靠度分析,又将极大地低估其失效概率。     

基于随机有限元法的疲劳断裂可靠性分析

将影响结构疲劳断裂的不确定因素视为随机变量,用随机有限元和可靠性设计理论, 从概率论和数理统计的角度对含裂纹的平面结构进行了可靠性分析,并对疲劳裂纹进行了 Monte-Carlo模拟,最后将用随机有限元得到的分析结果与Monte-Carlo模拟结果进行了比较, 比较结果证明了此方法的适用性。     

基于Python语言和Abaqus平台的边坡可靠度计算自动化算法开发

可靠度方法因其更符合边坡岩土体的非均匀性及失稳破坏的不确定性特征,受到科研及工程设计人员的重视。然而,目前没有成熟且能够用于可靠度分析的随机有限元软件,而跨平台的随机场生成和稳定性分析增加了可靠度分析的难度,从而限制了其推广应用。基于Python语言和Abaqus平台,开发了一套能自动计算边坡可靠度的随机有限元算法。在给定边坡几何参数及土体抗剪强度参数的均值、相关距离和变异系数前提下,利用该算法可自动实现非平稳随机场的离散及边坡失效概率的计算;该程序有效地解决了多种软件交互使用的稳定对接和子程序编写等难题;与经典的边坡算例进行对比,计算结果验证了该方法的可靠性。