不确定性分布参数情况下可靠性特征值分析模型及其点估计求解方法

针对工程中普遍存在的基本变量分布参数具有不确定性的问题,建立分布参数为服从某种分布随机变量情况下的可靠性特征值分析模型,并采用点估计建立可靠性特征值模型的求解方法.当基本变量的分布参数为服从某种分布的随机变量时,传统上定义的失效概率亦变成随机变量,此时可以从失效概率随机变量的均值和标准差等特征值来重新认识和度量结构失效的可能性.在提出可靠性的特征值分析模型后,首先建立特征值分析模型的通用数字模拟法.并基于已有的三点估计建立失效概率均值和标准差的单重与双重矩估计方法.在给出所建模型求解方法的实现过程后,通过数值算例、工程算例来说明模型的合理性以及所提求解方法的精度和效率.相对于通用数字模拟方法,单重矩方法和双重矩方法在求解失效概率的一阶和二阶特征值时具有较高的效率,而且矩方法比较简单,计算过程中不需要迭代和求导,可以很方便地应用于分布参数具有不确定性的可靠性分析问题.     

随机和模糊分布参数情况下可靠性度量指标及其求解方法研究

针对工程实际中由于信息量不足而难以准确确定基本随机变量分布参数的问题,采用区间变量描述分布参数,提出并解析区间分布参数情况下可靠性的新度量指标,给出新度量指标间接和直接的多种求解方法.进一步地,在所建区间分布参数可靠性度量指标的基础上,对分布参数为模糊数时的可靠性指标进行定义和解析,最后以实际算例验证求解方法的正确性及...     

概率信息不全时基于Copula理论的可靠性及基本变量重要性测度分析

针对工程中概率信息不全的可靠性问题,利用Copula理论逼近基本变量的联合分布函数和联合概率密度函数,建立Copula逼近基础上可靠性分析的自适应截断抽样法,并建立Copula逼近基础上基本变量对失效概率影响的重要测度分析的自适应截断抽样法.在所建模型中,基于Spearman相关系数的Copula函数被用来描述模型的相关性部分,其本身不受各个变量边缘分布的限制,比传统的Pearson相关系数具有更强的实用性.而建立在Copula逼近基础上的自适应截断抽样,可以利用自适应寻找设计点过程中的信息来计算失效概率,提高可靠性分析和基本变量重要性分析方法的效率和稳健性.在详细给出建模原理和求解流程方法后,算例用于说明模型的合理性和算法的可行性.     

一种基于试验模态参数的结构边界条件优化设计方法

针对工程上含有复杂链接机构的结构在有限元建模时边界约束无法准确确定问题,发展了一种基于试验模态参数的结构边界条件优化设计方法,将模态试验和计算模态分析相结合,通过基于遗传算法的多目标优化方法,以试验模态的频率和振型参数为优化目标,通过调整边界约束得到准确的有限元模型,获取准确的质量信息。通过一个有试验数据的三维空气舵算例,验证了该方法的可行性并达到了修正试验质量参数的效果。     

同时考虑状态和变量模糊性的可靠性灵敏度分析方法

文章同时考虑状态和变量的模糊性,提出了模糊随机可靠性灵敏度分析的通用数字方法,推导了模糊随机可靠性灵敏度数字模拟解的方差和变异系数。当模糊变量隶属函数为正态型时,可将模糊随机可靠性灵敏度转化为随机可靠性灵敏度。针对工程中常见的对称三角型隶属函数,基于尾部拟合误差平方和最小的原则,提出一种模糊变量隶属函数近似等价正态化的最小二乘方法。计算结果表明:最小二乘法近似精度较高,是一种工程可选方法。同时发现,状态模糊性对失效概率及可靠性灵敏度结果都有较大影响,忽略客观存在的状态模糊性,有可能得到偏危险的评估结果。     

一种通用的稳健可靠性指标

已有的可靠性指标主要包括三种,即稳健可靠性区间指标、稳健可靠性扩展函数指标和稳健可靠性的无穷范数指标.通过对这三种指标的详细讨论,指出各种指标的优缺点.为解决已有指标存在的问题,提出一种适用于基本变量含有多种不确定性凸集的线性及非线性系统的通用稳健可靠性指标.在求解通用指标时,将描述每个基本变量凸集不确定性的多个尺度转...     

极小子样试验的虚拟增广样本评估方法

提出一种针对极小子样试验的虚拟增广样本评估方法。在工程实际中，对于成本昂贵的大型复杂结构体系或机构系统，往往只能做试件样本量为1或2的极小子样试验。在这种情况下，先根据极小子样试验的试验样本值虚拟增广样本，即把样本量从n=1虚拟增广至n=13，然后根据增广样本构造经验累积分布函数并对其进行修正，最后应用Bootstrap方法对增广样本进行评估，得到未知参数的估计。文中采用一个实例验证了所提出方法的实用性。     

机械结构的能度可靠性分析方法

在结构的能度可靠性理论中，结构的可靠性是由模糊可靠性指标和失效可能度共同表征的。它们从不同侧面反映结构的安全可靠程度。两者从总体上较全面地反映结构的可靠性。因此，结构的能度可靠性分析包括模糊可靠性指标可能性分布和模糊失效可能度的确定。文中提出了机械结构能度可靠性分析的一般方法。给出了一些特殊情况下的解析求解公式，和复杂情况下模糊可靠性指标和失效可能度的数值求解方法。实例计算表明文中方法是有效和可行的。     

隐式极限状态方程的非概率可靠性分析

针对凸集模型比例因子的非概率可靠度指标相对隐式极限状态方程难以求解问题,提出一种基于支持向量机回归的非概率可靠度指标分析方法.所提方法用支持向量机回归拟合极限状态方程,通过优化算法获得可靠度指标和设计点,用设计点更新支持向量机训练样本的抽样中心,并重复计算过程直至收敛.由于构造合适的迭代格式可以有效地近似结构的真实失效域边界,故求解精度好,又由于使用极限状态方程的代理措施,使得计算效率高.文中用四个数值算例证明方法的精度和效率,并将文中方法用于实际的飞机机翼可靠性分析中.     

机械结构系统模糊可靠性分析的数字计算方法

基于模糊可靠性问题向随机可靠性问题的数学转换,提出了应力和强度均为模糊变量时机械结构模糊可靠性分析的数字计算模型,在该模型中与截集水平对应的模糊应力和模糊强度首先被转化为普通的区间,然后在该普通区间上引入合适的概率分布,即可采用随机可靠性模型得到与截集水平对应的模糊失效概率,以此模糊失效概率为被积函数,以模糊应力的截集水平和模糊强度的截集水平为两个积分变量进行二重积分,并以0和1作为两个截集水平的积分限,即可得到机械结构系统的模糊失效概率。在所提方法的基础上,还提出了同时考虑基本变量模糊性和失效/安全域模糊性的失效概率计算公式。所提方法与模糊线性回归相结合,可用于计算具有多个基本模糊变量的机械结构系统的模糊失效概率。