两点指数计算方法在可靠性指标计算中的应用

Hasofer-Lind(HL)所提出的方法不能很好解决高度非线性的功能函数可靠度指标的求解问题.Wang和Grandhi提出的高效的可靠度指标计算方法弥补了HL方法存在的不足,但此方法对功能函数中的所有变量都采用相同的非线性指标,并且在迭代过程中要通过求解一个关于非线性指标的隐式非线性方程来确定非线性指标,因此计算难度和计算量大.文中借助Fadel解决结构优化问题提出的两点指数优化方法,改进Wang等提出的方法,不但弥补了HL方法的不足,而且通过对功能函数的不同变量取不同的非线性指标,并利用迭代过程中前后两步的信息,给出非线性指标的显示表达式,降低计算难度的同时减少了计算量.     

基于RVM-AFOSM模型的边坡可靠度分析

针对边坡稳定计算中的不确定性问题,提出基于相关向量机(RVM)的可靠度计算方法。模型利用RVM实现了对边坡安全系数的快速、准确估算,并推求模型导数,解决了传统计算的极限状态函数无法显式表达、难以求解导数的问题。随后,模型采用改进的一次二阶矩(AFOSM)进行可靠度计算,充分发挥其设计验算点位于失效面上的优势,使可靠度计算结果更加准确。对多层边坡实例的可靠度计算结果证明,RVM-AFOSM模型具有计算效率高、计算结果准确、简单易用等优势,因此基于该模型的边坡可靠度分析是可行的,具有良好的应用前景和工程价值。     

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。     

基于非线性化衡重式挡土墙稳定性分析

为了准确判断衡重式挡土墙的稳定性,基于挡土墙的滑移失稳和倾覆失稳2种主要的失效模式,并考虑到浆砌块石挡土墙边坡的土工材料物理特性和力学特性的非线性以及可能出现第2破裂面时的非线性情况,运用一次二阶矩法的基本原理,建立涉及到挡土墙高度h、填料的内摩擦角φ、墙后边坡土的重度γ、土对挡土墙基底的摩擦系数μ、土对挡土墙墙背的摩擦角δ等挡土墙稳定性影响因素的非线性功能函数,计算出其可靠度指标。研究结果表明:改进的功能函数式考虑到挡土墙出现第2破裂面的情况,并计算出其抗滑移稳定性与抗倾覆稳定性的可靠度大小,解决了挡土墙背受到非线性土压力影响的问题;将基于非线性挡土墙稳定性分析的方法与线性分析方法计算的结果进行对比,可知非线性分析方法计算得出的可靠度偏小,更加安全,且符合实际情况,值得在工程中进行推广使用。     

结构可靠性灵敏度因子的一种新指标

通过对可靠性灵敏度的分析和推导,利用灵敏度标准差值构造了一种新的可靠性灵敏度因子。与传统灵敏度因子不同的是,新因子不仅能反映各随机变量对结构失效概率影响的重要性程度,因子的数值大小还能表征将单个变量作为确定性变量处理或将多个变量同时作为确定性量处理时所引起的可靠指标误差大小。据此结论,采用新灵敏度因子进行灵敏度分析时,只需要进行一次分析就能识别出各随机变量对结构失效整体影响的有益信息,可以有效地提高计算效率,降低分析难度。利用数值算例验证说明了所提可靠性灵敏度因子指标的有效性。     

小型水库安全运行风险的不确定性分析

我国小型水库数量众多,但安全状况差,且缺少有效的安全监测,管理水平落后,运行风险大。多年来水库安全鉴定主要以定性评价为主,对病险水库运行风险及其对下游的危害程度缺乏定量的判断。小型水库的运行风险多样,且不确定,不同风险之间往往相互影响、相互依存。本文以风险的不确定性作为灰色系统,将灰色理论和随机概率分析方法结合,建立功能函数,应用改进的一次二阶矩法把灰色—随机风险概率的计算转化为一般随机风险概率的计算,较好地量化了水库运行风险的不确定性。工程实例表明,计算结果对小型水库除险加固和安全运行具有良好的指导意义。     

基于二阶矩误差模型的五轴机床精度分配优化设计

在机床精度优化设计过程中,传统精度分配中往往将误差视为常量,而忽略误差的分布情况.针对此问题,在分析传统精度分配方法基础上,提出一种基于二阶矩误差模型的五轴数控机床精度优化设计方法.定义二阶矩阵运算规则,用二阶矩阵表达机床精度指标,建立带分布的五轴数控机床误差模型,应用遗传算法对精度指标进行多目标优化求解,得到Pareto最优解集.以C100P五轴数控机床为例,验证本优化设计方法的可行性.与传统精度分配方法相比,在保证机床精度要求前提下,新方法能够降低机床装配成本.     

奥氏体不锈钢应变强化容器结构的可靠度分析

由于较好的低温性能,奥氏体不锈钢被广泛应用于LNG低温储罐,而奥氏体不锈钢的应变强化技术能提高材料的屈服强度实现容器的轻量化设计。在工程上,奥氏体不锈钢材料性能数据呈现一定的离散性,在压力容器制造和使用过程中,容器的尺寸和使用条件也是随机变量。利用可靠性设计中的一次二阶矩法和ANSYS软件中的Prob Design模块,可以得到了应变强化前后容器关键参数的随机分布,从而得到强化前后结构可靠度的变化,为奥氏体不锈钢应变强化容器的设计和制造提供支持。     

基于可靠性的连续体结构拓扑优化设计

建立水平集函数为设计变量、刚度极小化为目标、具有可靠性约束的连续体结构拓扑优化模型,并提出相应的优化算法.文中提出的基于可靠性的结构拓扑优化算法方法分为两个步骤,结构可靠性分析和结构拓扑优化.可靠性分析采用计算简便、效率高的一次二阶矩法,结构拓扑优化设计则应用稳定高效、最优结构清晰的水平集方法.最后以悬臂梁结构的可靠性拓扑优化为例,表明文中提出的方法既简单又有效.     

热机电耦合智能板结构的随机性分析

对具有随机参数的热机电耦合智能薄板结构提出一种包含4个位移节点、2个电势节点和8个温度节点的有限元模型,用平板型壳体单元模型描述其位移场,用线性插值方法描述其电势场和温度场.基于虚功原理导出了智能薄板的热机电有限元方程,通过各响应量对诸随机参数灵敏度的解析求解和一次二阶矩法,依次求得结构固有频率、固有振型、温变、位移以及输出电压等随机响应的数字特征.以悬臂智能板为例,将所得计算结果与Monte Carlo数值模拟法的结果进行比较,证明了所提出的处理方法可行且有相当高的精度.