功能函数不明确结构四阶矩可靠度的分析方法

本文探讨了功能函数不明确结构四阶矩可靠度的分析方法。给出确定利用最大熵原理建立的功能函数概率分布密度的待定参数时由高斯积分表达的离散化公式。本文方法是为功能函数不明确结构而提出的,也可用于功能函数为显式结构的可靠度分析。特别本文采用的高斯积分离散化公式使在同样的精度下计算量大为减少,解决了四阶矩可靠度分析的费时问题。     

结构模糊可靠度分析的实用方法

结构模糊可大度分析是同时考虑结构变全的随机性和模糊性评估结构可靠度的方法。目前已提出的方法需进行高维积分，当随机变量的数目较多时计算量较大，难以直接应用。根据不同的精度要求，本文提出结构模糊可靠度分析的一次二阶矩和四阶矩方法，为模糊可靠度方法的实际应用开辟了新的途径。     

一阶概率法

一直到现在,我国所采用的建筑结构建设方法都属于定值法的范畴,关于定值法的评价,已有另文阐述。这里讨论的是近几年来发展的建筑结构可靠度计算的概率法。这方法的全称是一阶二次矩概率法,简称一阶概率法。     

基于降维算法的结构可靠性分析

为解决工程实际中功能函数为高维非线性的可靠性分析问题,提出了基于降维算法的一种新型的直接结构可靠度的分析方法。利用降维算法,建立了新的n个一维函数模型近似替代原n维功能函数,借助于泰勒级数和统计矩理论,求解结构功能函数的前四阶矩信息,并通过Edgeworth级数拟合结构功能函数的累积分布函数,结合可靠性理论可计算得到结构的失效概率。与传统方法相比,本文方法无需积分求解功能函数的统计矩,也无需迭代搜索最可能失效点。数值算例结果表明本文方法具有较高的计算精度和较好的适应性。     

起重机金属结构可靠度分析

通过对起重机金属结构的载荷及强度分析，确立在多种载荷组合作用下的载荷效应，建立以失效单元为破坏模式的串并联单元，并以这些串并联单元共同组成金属结构体系的可靠度计算模型，同时引出其可靠度的计算方法以及以一阶二次矩计算的可靠度计算公式。     

基于Bootstrap-SVR-SOC的小子样结构机构可靠性分析方法

针对实际工程中小子样结构机构可靠性分析的问题,提出了Bootstrap-支持向量回归（SVR）-二阶累计量（SOC）方法框架和多阶矩虚拟样本容量扩充方法,增强了扩充后样本的客观性;将Bootstrap与SVR方法结合,构建出结构机构可靠性极限状态函数,并利用SOC方法计算可靠度指标.最后,应用摆动导杆机构的仿真算例验证了新方法的有效性.     

协作机器人机构运动可靠性研究

机构在运动过程中受到多种随机因素的影响。为提高机构运动可靠性,在设计之初对其进行运动可靠性评估十分重要。基于D⁃H法和有限元法建立协作机器人机构误差模型,使用四阶矩法建立机构运动可靠性模型,基于包络函数法建立机构运动区间可靠性模型,使用ADAMS建立含间隙刚柔耦合参数化模型,利用ADAMS/insight对协作机器人进行运动可靠性仿真,并计算9 s内的运动可靠度。通过和蒙特卡洛仿真（MCS）对比,证明了四阶矩法和包络函数法在分析运动可靠性问题上的优势。     

基于极值理论的核电站随机地震响应可靠性分析

为求解核电站在随机地震动激励下的动力可靠度,发展了基于线性矩确定最大反应极值分布的动力可靠度分析方法.首先,根据目标反应谱生成相应的地震动时程样本,结合核电结构有限元模型,采用基于时域显式方法进行随机振动分析得到节点位移响应时程样本;然后,统计各位移响应时程样本的最大值,确定最大响应的前三阶线性矩;进而,根据线性矩匹配识别最大反应极值分布——三参数广义极值分布的参数;最后,根据所确定的最大反应极值分布,估计结构响应在不同阈值下的可靠度.计算结果表明:当核电站在地震加速度峰值为0.3 g时,以轻微破坏为界,结构有良好的可靠性;以中等破坏为界,结构仍具有一定的可靠度.通过核电站动力可靠度分析表明:该方法与蒙特卡洛方法相比,在保证计算精度的情况下,大幅缩减了所须的最小样本量,提高了模拟尾部的计算效率,同时对于其他结构的动力可靠度求解也具有广泛的适用性.     

可靠度分析在混凝土坝设计中应用概况综述

以概率统计为基础的极限状态设计法是工程科学前进的标志。可靠指标计算中考虑结构抗力和荷载效应的随机性，应用较严格的数学方法，探讨结构抗力和荷载效应的随机分布规律，以确保一定的科学依据。本文对可靠度分析在混凝土坝设计中应用现状作一概述，着重介绍一阶二次矩法在重力坝分析中的应用。     

模型降阶的图解法和矩法(Ⅰ)

将阶跃响应建模法和矩建模法的基本思想运用于模型降阶,分别得到图解降阶法和矩降阶法两类模型降阶方法,给出了确定低阶逼近模型参数的详细过程.其中,图解降阶法源于经典建模法中的阶跃响应建模,通过作图和计算来确定低阶逼近模型参数;矩降阶法是基于脉冲响应的模型降阶方法,通过计算单位脉冲响应的前2个或3个矩来确定低阶逼近模型参数.作者在本部分对这两类方法进行了详细描述.     

基于四阶矩估计的机器人运动可靠性分析

为了研究串联型机器人的连杆尺寸偏差和关节间隙对运动可靠性的影响,将机器人运动路径离散成一系列插补点,有效的运动路径要求每一个插补点的位置误差均在精度范围之内.以离散点的位置误差为随机变量,通过研究路径中所有离散位置点误差的极值分布,基于最大熵原理建立机器人系统的功能函数.采用四阶矩估计法,对机器人的可靠性进行计算.与传统的一阶可靠性方法、一次二阶距估计法及Monte Carlo模拟进行对比分析.结果表明,采用四阶矩估计方法能够提高计算精度,显著缩短计算时间.     

结构系统可靠度约束下的一种结构优化方法

以结构系统的可靠度作为结构优化设计的控制参数。文中的元件内力由有限元法求得，并由计算机自动形成失效模式的安全余量方程；用分枝限界法判认主要失效模式；用ＰＮＥＴ法计算结构系统的可靠度；导出了结构系统可靠度的敏度分析表达式，使高效率进行基于结构可靠性的优化设计成为可能。采用基于约束函数－阶泰劳展开的序列近似规划及非线性规划的对偶理论，导出了求解结构系统可靠度为约束的最小重量设计问题的优化迭代公式。若干例题的计算结果表明，本文提出的方法是相当有效的①。     

递阶工程系统抗震全局优化的一般方法

在考虑地震作用时结构失效相关性情况下，对多级递阶工程系统的逻辑特征和表达方式进行了模型化和系统化，研究了递阶工程系统的全局优化问题。根据工程实践的需要，提出了四类全局优化的数学模型：最优投资、最优投资分配、可靠度约束的最优投资和可靠度约束的投资决策。给出了递阶工程系统全局优化设计的一般操作过程。     

考虑失效相关的圆柱蜗杆传动四阶矩可靠性分析

为了评估圆柱蜗杆传动机构的可靠性,利用Taylor级数将蜗杆传动机构功能函数进行展开并得到其前四阶中心矩,以此作为约束条件,结合最大熵原理分别得到蜗轮齿面接触强度和齿根弯曲强度结构功能函数的概率密度函数,在此基础上,分析了蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式的可靠性。另一方面,考虑蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式之间的相关性,建立了其失效相关条件下的可靠性模型,给出了两种失效模式之间的相关系数和蜗轮总体可靠度。以某减速器蜗轮为例对所提方法通过蒙特卡洛仿真进行了验证。结果表明,基于四阶矩和最大熵原理的可靠性方法具有较高的精度,蜗轮两种失效模式之间存在一定的相关性。因此,考虑失效相关的蜗轮可靠性评估方法对于蜗杆传动的综合可靠性评估具有重要的意义。     

液压轴向柱塞泵容积效率可靠性灵敏度分析

为提高液压轴向柱塞泵可靠性及其性能,研究轴向柱塞泵主要性能指标之一容积效率的可靠性分析方法. 对单个柱塞间隙瞬时泄漏流量进行全面分析,推导出缸体位于任一瞬时角处的柱塞泵泄漏流量和容积效率;结合随机摄动理论、四阶矩技术等建立了轴向柱塞泵容积效率可靠性及可靠性灵敏度分析方法,并用Monte Carlo方法验证了文中所提可靠度分析方法的准确性和合理性. 分析结果表明:液压轴向柱塞泵可靠度随缸体转角周期性波动,当柱塞通过上止点时其可靠度最低,柱塞个数为9时可靠度波动相对较大,但其整体可靠度水平高于8个柱塞;各运动副间隙中滑靴与斜盘和缸体与配流盘之间间隙对可靠度影响较大,柱塞与柱塞腔和滑靴与柱塞球铰接副之间间隙对可靠度影响相对较小. 本文所提方法为轴向柱塞泵在研发设计、工艺及质量控制等环节提供了理论参考.     

综合的结构可靠度函数预测模型

基于结构产品的现场失效数据样本较少以及物理结构模型可靠性评估存在误差,建立了综合考虑失效数据和结构失效模式及衰退机理的结构可靠度函数预测模型。采用一阶可靠性方法(FORM)进行物理结构可靠度评估,将失效数据方法得到的可靠度和物理结构方法得到的可靠度作为输入进行模糊回归,估计概率分布参数。建立的可靠度函数预测模型能较精确地预测结构产品随时间变化的可靠度,为结构产品的可靠性设计以及维修策略的制定奠定了理论基础。通过实例验证了该模型的可行性。     

基于一阶矩的无乘法DFT算法

为快速实现短信号序列的离散傅里叶变换,提出一种基于一阶矩的无乘法DFT算法。通过数学推导将离散傅里叶变换的计算转换为一阶矩的计算,利用1-网络法实现一阶矩的运算。该算法的计算过程仅涉及加法运算,并能独立计算DFT频域系数。实验结果证明了算法的有效性,特别是在某些条件下优于现有的快速傅里叶算法。     

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。     

Hermite差分法计算变厚度轴对称圆柱壳

本文首次导出了四阶变步长Hermite差分法的计算格式。该法可以用来解决具有四阶变系数微分方程的一类结构计算问题。通过算例说明这个新的数值方法是很有效的。     

基于Gumbel Copula的高可靠性结构系统分析

提出了一种基于Gumbel Copula的高可靠性结构系统失效概率计算方法.该方法采用移位广义对数正态分布(SGLD)来估计结构反应的边缘分布,采用Copula函数来估计系统反应的联合分布函数,而Copula函数的参数估计采用矩方法.采用本文发展的方法,分析了地震作用下六层钢框架结构系统的可靠度,结果表明该方法不仅可以给出精确的结构反应边缘分布和联合分布表达式,而且具有较高的数值精度和计算效率.