管片衬砌可靠度分析实用方法研究

由于盾构隧道管片衬砌结构形式的特殊性,可靠度分析中仅采用截面承载力极限状态方程作为功能函数不够全面,故文中提出管片可靠度分析应采用双功能函数,即增选管片裂缝宽度控制方程作为第二功能函数.考虑到随机变量的非正态分布和功能函数的高度非线性,常规一次二阶矩法精度较低,提出采用映射变换和二次二阶矩相结合的方法进行管片衬砌可靠度分析.实例表明：双功能函数相互补充,可保证结构的安全可靠,映射变换和二次二阶矩结合分析法清晰简便,能较好地解决功能函数高度非线性、随机变量非正态分布等问题.     

基于虚拟变量法的结构可靠度参数敏感性分析

在结构可靠度分析中,功能函数通常是强非线性的,并且随机变量之间往往存在相关性,这给基于一次二阶矩法原理的参数敏感性分析带来了困难。为此,提出了一种基于虚拟变量法的结构可靠度参数敏感性分析方法,推导了相关随机变量的敏感性计算公式,在计算可靠指标时无须求偏导,计算效率高。工程算例分析表明,在功能函数为非线性、变量之间相关的情况下,该计算方法是一种有效的结构可靠度敏感性分析方法。     

圬工拱桥承载力可靠度分析

针对拱式桥结构体系中的主要受力构件．拱肋进行分析，借鉴拱桥设计中的“五点重合法”确定研究截面，并对该截面进行不利布载．对每一种荷载布置型式，采用荷载增量法进行拱桥结构失效模式的寻找和截面抗力的计算．给出其承载力可靠度功能函数，推导功能函数中结构抗力和作用效应概率模型，并利用改进的一次二阶矩法计算圬工拱桥承载力可靠度指标评估值．最后给出实桥验证算例。     

小样本下基于代理模型隧道锚喷衬砌稳定可靠度求解

深部隧道工程结构极限状态方程高度非线性隐式特征及基本随机参数信息获取困难,导致在进行深部隧道工程可靠度计算时诸如一次二阶矩法和二次二阶矩法等基于概率论的常规可靠度计算方法应用困难。通过少量的样本可大致确定参数的区间分布范围,进而建立隧道超椭球凸集模型。在参数的分布区间内采用拉丁超立方试验获得有限虚拟样本点,通过Kriging代理模型拟合隧道锚喷支护结构的功能函数。最后,根据所建立的超椭球凸集模型将Kriging代理功能函数变换到标准正态空间内,即可运用蒙特卡洛方法计算失效概率和可靠度指标。通过分析某隧道工程锚喷衬砌结构的稳定可靠度,展示了该方法的应用前景。     

圬工拱桥承载力可靠度分析

针对拱式桥结构体系中的主要受力构件 拱肋进行分析,借鉴拱桥设计中的"五点重合法"确定研究截面,并对该截面进行不利布载.对每一种荷载布置型式,采用荷载增量法进行拱桥结构失效模式的寻找和截面抗力的计算.给出其承载力可靠度功能函数,推导功能函数中结构抗力和作用效应概率模型,并利用改进的一次二阶矩法计算圬工拱桥承载力可靠度指标评估值.最后给出实桥验证算例.     

抗震结构时程可靠度的遗传模拟退火算法

针对抗震结构时程可靠度分析中功能函数为非线性程度较高的隐式函数的特点，将遗传模拟退火算法与时程分析法相结合，建立了抗震结构时程可靠度分析的遗传模拟退火算法．该算法可以充分考虑结构参数和地震动的双重随机性，可确定任意时刻结构的时程可靠指标．用此方法及Monte Callo法分析了分别受大震和小震作用的三质点钢筋混凝土结构的时程可靠度，结果表明了该方法的有效性．     

水平力作用下架空直立式码头桩基可靠性分析

采用响应面数值模拟技术在设计验算点处拟合了代替真实极限状态曲面的响应面函数,并在此基础上运用一次二阶矩法编写MATLAB程序对架空直立式码头桩基进行了可靠度分析求解。验证了基于响应面对大型结构可靠度求解的可行性。     

基于敏感性分析的隧道围岩变形稳定可靠度计算

应用可靠度理论对隧道围岩稳定性进行评定的难点是围岩变形稳定功函数为隐式或为高度非线性,为解决这一问题,将影响隧道围岩变形的因素视为随机变量,结合敏感性分析原理和有限元分析方法,先通过有限元分析求解每一个随机变量单独变化时圆形隧道拱顶沉降位移,再根据围岩位移计算结果进行非线性拟合得到拱顶沉降位移随单个因素变化时表达式,然后应用多元非线性回归求解围岩位移与多个随机变量之间的近似表达式.以圆形隧道洞室表面围岩刚好达到剪切塑性极限为临界条件时的洞顶沉降位移解析解作为围岩极限位移,根据围岩位移近似表达式和极限位移建立围岩变形稳定功能函数后进行围岩稳定可靠度计算.为了验证本方法的可行性,以某圆形断面隧道为例,采用设计点方法计算了围岩稳定可靠指标并对其稳定性进行了评定.本方法简单可行,计算精度能满足工程要求且具有一定的实用性.     

斜拉桥施工期时变可靠度的参数敏感性分析

斜拉桥的不同工序中参数的影响程度不同,同时,施工过程中各参数存在时变性,可靠度分析中不存在显式的功能函数,因此,其参数敏感性分析存在特殊性和困难性.基于结构可靠度的一次二阶矩法原理,推导了参数敏感性计算公式,结合斜拉桥施工期的时变可靠度计算程序,分析了施工阶段斜拉桥时变可靠度的主要参数的敏感性.在此基础上可以明确斜拉桥施工过程中应重点控制的施工参数,以提高其施工质量控制的主动性,确保大桥达到设计可靠指标.     

结构可靠度的一种简捷计算方法

基于由Ｄｉｔｅｖｓｅｎ给出的广义可靠２指标和一次二阶矩法,提出了一个简捷的结构可靠度计算方法,在这个方法中,结构可靠度的迭代方法和近代概率极限状态设计方法被发展。计算实例表明,该计算方法比ＪＣ法简单而精度高。     

沉入式大圆筒防波堤稳定性分析的有限元强度折减法

沉入式大圆筒结构的抗滑、抗倾稳定性是靠地基土的嵌固作用来维持的,可通过弱化土体强度来实现对结构极限破坏状态的模拟.在该假设的基础上,建立了沉入式大圆筒防波堤稳定性分析的有限元强度折减法.结合某工程实例,利用有限元强度折减法,分析了沉入式大圆筒防波堤结构的稳定性,并与加载系数法计算结果进行了比较.分析结果表明:用强度折减...     

重载条件下路面的力学响应分析

应用二维有限元方法,结合具体实例分析了沥青路面在重载作用下的弯沉和结构应力,印证了路面结构在重载下的破坏模式,对沥青路面的结构设计具有一定的参考价值。     

Development of 2D hybrid equilibrium elements in large increment method

As a force-based finite element method (FEM), large increment method (LIM) has been developed in recent years. It has been shown that LIM provided prominent advantage of parallel computation with high efficiency and low time consumption for member structural system. To fully utilize its advantage in parallel computation, it is the time to extend LIM to 2D and 3D continua analysis. In this paper, a 2D finite element library with the capability of modeling arbitrary configurations is developed. Some illustrative numerical examples are solved by using the proposed library; the obtained results are compared with those obtained from both traditional displacement-based FEM and analytical solutions, which has clearly shown the advantages of LIM.     

损伤失效分析的数值原理及有限元列式

结构构件在外荷载的作用下,其材料逐渐衰变,表现出损伤演化进而最后失效的行 为,描述这一行为的损伤本构关系非常复杂并且有高度的非线性;本文基于连续损伤 力学(。ntinuuln压甘以seMechan油),提出用于结构损伤失效分析的数值原理,包括损 伤模型、失效准则、结构分析变分原理及相应的有限元列式;涉及到具有损伤翔合的 弹塑性问题及蠕变问题.      

基于无应力状态法的零杆虚位移修正

分析了大跨径斜拉桥施工控制和结构分析中零杆虚位移的成因及其导致的计算误差,提出了基于无应力状态法理论的误差修正方法。通过算例验证,表明该方法是有效的,对于桥梁的有限元误差分析具有一定参考价值。     

Application of PETSc in soil-water coupled geotechnical problems

In this paper, parallel library, portable extensible toolkit for scientific computation (PETSc), is used to solve linear systems in soil-water coupled finite element method (FEM) for geotechnical problems. The parallel environment is integrated into GLEAVES, which is a geotechnical software package used for the finite element simulation. The linear system ·· = · which is a fundamental and the most time-consuming part of the FEM is solved with iterative solvers in PETSc. In order to find a robust and effective combination of iterative solvers and corresponding preconditioners for the soil-water coupled problems, performance evaluations on Krylov subspace methods and four preconditioners are carried out. The results indicate that general minimal residual (GMRES) method coupled with preconditioners can provide an effective solution. The application to a construction project is presented to illustrate the potential of the proposed solution.     

有限元法在斜拉桥应力分析中的应用

对目前应用最为广泛的结构数值分析方法——有限元法进行了探讨,并使用空间有限元分析软件“Midas Civil”对某座预应力混凝土斜拉桥在合龙后做完二期铺装和成桥后经历十年收缩徐变的应力进行有限元数值分析.结果表明,有限元法能够对不同阶段斜拉桥的应力进行准确和有效的分析,从而为同类桥梁提供借鉴.     

Forming path optimization for press bending of aluminum alloy aircraft integral panel

Because of the light weight, high stiffness and high structural efficiency, aluminium alloy integral panels are widely used on modern aircrafts. Press bend forming has many advantages, and it becomes a significant technique in aircraft manufacturing field. In order to design the press bend forming path for aircraft integral panels, we propose a novel optimization method which integrates the finite element method (FEM) equivalent model based on our previous study, the artificial neural network response surface, and the genetic algorithm. First, a multi-step press bend forming FEM equivalent model is established, with which the FEM experiments designed with Taguchi method are performed. Then, the back-propagation (BP) neural network response surface is developed with the sample data from the FEM experiments. Further more, genetic algorithm (GA) is applied with the neural network response surface as the objective function. Finally, experimental and simulation verifications are carried out on a single stiffener specimen. The forming error of the panel formed with the optimal path is only 5.37% and the calculating efficiency has been improved by 90.64%. Therefore, this novel optimization method is quite efficient and indispensable for the press bend forming path designing.     

冷弯成型过程的有限元模拟

概述了冷弯成型过程有限元数值模拟的基本原理和基本算法，利用ANSYS／LS—DYNA分析软件对冷弯过程进行有限元数值模拟，并对模拟结果进行受力和应变分析以验证其可行性和正确性，为冷弯成型的工程设计提供了科学依据，从而降低设计风险。     

散货船总纵强度的有限元分析——以某32000DWT散货船中垂状态为例

文章通过Patran有限元软件,选取危险工况,对一实船船体结构的总纵强度进行了有限元直接计算,重点考察模型中完整舱主要结构构件的强度,然后与相关规范中的许用应力值进行比较。经强度校核后表明该船总纵强度符合规范要求,对确保航行安全具有实际意义。