基于不确定性参数的钢管砼系杆拱桥结构分析

考虑到目前的许多工程结构分析大多利用确定性的力学模型,采用某种意义的均值参数来代替本原系统存在一定局限性的现状,文中提出了基于不确定性参数的工程结构分析方法,即采用概率模型与有限元分析相结合的方法来考虑实际工程结构中的不确定性参数;并应用该方法对某钢管砼系杆拱桥进行了考虑参数不确定性的结构分析,结果显示,考虑结构参数的不确定性可以更真实、合理地评价结构的安全性.     

FRP工程结构多尺度不确定性分析研究进展

纤维复合材料(FRP)结构在桥梁工程中的应用日益增多，但其采用复杂的制造工艺导致FRP材料属性及其构成结构性能存在较大的离散性，同时不确定性参数的多层级、非均质和种类多等特点使得其结构可靠性较难准确量化。为推动FRP结构不确定性分析方法和应用研究的进一步发展，从FRP结构不确定性来源、材料力学性能概率预测方法、结构可靠性分析方法3个方面梳理国内外FRP结构不确定性分析方法的研究进展，并探讨其不足和发展趋势。不确定性来源方面，从复合材料制造缺陷分类出发，详细阐述典型制造缺陷的成因、对FRP力学性能的影响及其引起的不确定性。材料力学性能概率预测方法方面，综述了基于均匀化理论的摄动随机有限元法和谱随机有限元法等概率均匀化方法的适用范围，并介绍了上述方法在细观尺度不确定性对宏观力学属性的影响程度和敏感性分析中的应用。结构可靠性分析方面，分别综述了用于FRP结构静力分析、动力分析和屈曲稳定分析的多尺度不确定性分析方法以及可靠性分析方法的研究。研究结果表明：FRP结构显著的几何多层级和复杂的制造工艺不可避免地产生各种缺陷而造成力学性能下降和离散性，采用试验、细观力学模型和均匀化方法并结合随机有限元...     

基于高斯过程模型的结构可靠性优化设计研究

数值仿真模型相较于传统的工程试验方法具有运算速度快、试验成本低、操作简单等优点,已经在机械工程、车辆工程、土木工程等领域被广泛使用。然而,在基于数值仿真模型的设计过程中,由于知识缺乏或信息不全等因素,会产生大量的不确定性。传统的优化设计或可靠性分析只考虑了随机不确定性,而常常忽视模型不确定性对设计结果造成的影响。基于此,本文提出了一种考虑模型不确定性的可靠性优化算法。该方法利用高斯过程模型中的协方差函数度量了设计过程中的模型不确定性,并通过蒙塔卡洛方法获取结构可靠性指标,并在求解过程中使用了序列优化可靠性分析方法,使得优化求解与可靠性分析交替进行,从而实现了对双层嵌套的可靠性优化问题进行解耦,极大提高了可靠性优化算法求解效率。最后通过某车型的正面碰撞安全性设计,验证了本算法的可行性,并进一步证明了在优化设计或可靠性设计中引入模型不确定性的重要性。     

动态模型全局灵敏度分析及其在汽车前桥结构中的应用

汽车结构中不可避免地存在各种不确定性,严重影响汽车的安全使用,灵敏度分析可以明晰不确定性的影响关系,为提高汽车安全性提供有效指导。针对动态模型,在引入模型变化不确定性的基础上,提出动态模型基于方差的全局灵敏度分析,并对方差贡献及灵敏度指标的涵义进行了详细论述,其与Sobol理论保持着较好的一致性,且计算上仅增加了一维反映模型变化不确定性的变量。利用动态模型基于方差的全局灵敏度分析对汽车前桥强度问题进行了分析。     

考虑土性相关性的加筋土堤坡可靠度计算研究

给出了加筋土堤概率可靠度分析的极限状态的功能函数,指出了对计算模式不确定性而进行修正的必要性,同时给出了其在极限状态功能函数中的形式,考虑了土性c与φ值的自相关性和负互相关性。对加筋土堤可靠度计算中考虑了三种不确定性:材料参数的不确定性;荷载和作用因素的不确定性;计算模型的不确定性。     

桥梁群桩基础沉降的数值分析

在桥梁工程中,较大的基础沉降不仅改变桥面线形,严重的还将改变结构受力状况,降低结构的安全度。针对桥梁桩基础问题的不确定性和复杂性,采用空间有限元软件建立了桩土耦合作用的分析模型,并使用并行计算策略提高计算效率,通过实际工程分析了上部荷载、填土高度、桩长、桩径对桩基础沉降的影响,建议对处于软弱土层中的大型桥梁桩基础沉降问题有必要进行三维有限元数值分析,以确保结构的安全。     

大型桥梁施工事故与施工力学问题

通过国内数座大型桥梁的施工塌陷事故及原因分析,提出对大型桥梁施工过程中的力学计算应考虑的主要问题:施工阶段力学计算的不确定性、结构体系转换、准确选定荷载组合并分析结构内力和局部应力、桥梁结构计算模型修正技术、应用先进的可视化技术对桥梁施工状态进行仿真分析和演示,以供同行在设计、施工及监控中借鉴,从而避免施工事故的发生。     

斜拉桥不确定性参数随机分析研究

为了研究复杂结构体系中不确定性结构参数对其静动力特性的影响,采用多元步进响应面的Monte Carlo法,即将数理统计中的多元步进回归技术引入响应面拟合中,选择出若干个对因变量影响较大的随机变量参与响应面拟合,从而建立一个较为理想和稳定的回归方程,提高响应面的精度,并基于拟合响应面采用拉丁超立方抽样法生成MonteCarlo样本,实现复杂结构体系响应参数的随机分析。采用该方法对润扬大桥北汊斜拉桥静动力特性进行了敏感性因素分析。计算分析表明,斜拉桥主梁质量密度的随机性对其静动力特性最为敏感,同时斜拉索和主梁结构参数的随机性对斜拉桥低阶模态的敏感性较强。所做工作能为斜拉桥结构受力分析提供参考,同时为复杂结构体系不确定性参数的随机分析提供相应的思路。     

环境激励下基于小波能量互熵的结构损伤诊断方法

环境激励下的结构响应是一个随机过程,结构发生破损时其响应将随之变化,可将描述随机过程特性的参数作为评判结构状况的指标.熵是测量随机过程不确定性的一个比较方便的方法,能够用于高斯及非高斯分布的情况.在小波分解的基础上建立了小波能量互熵的概念,提出了一种环境激励下用小波能量互熵诊断结构损伤的方法.用ANSYS建一个桥的模型,以此为对象进行研究,获取加速度响应信号,用小波进行分解,得出了不同损伤状态下模型的小波能量熵,分析结果验证了该方法的有效性.     

弃碴场的布置及结构稳定性探讨

弃碴场选址上影响的因素很多,有较大的随意性、不确定性,其结构分析较为复杂,而设计中又无专门的标准、规范可参照.调查发现,实际工程中因不利因素考虑不足而出现工程质量问题不少,使碴场挡土墙破坏率远大于路基墙的破坏率.针对弃碴场的布置及结构稳定性进行了分析讨论.     

桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正

为获得桥梁结构的基准状态，考虑测试和结构参数的不确定性，将区间分析、仿射算法引入响应面有限元模型修正方法中，建立了一种新的桥梁结构有限元不确定模型修正方法。在讨论结构特点及力学行为的基础上，选择了待修正结构参数和结构响应后，采用均匀试验设计方法获得试验样本，同时结合多样本的有限元分析，采用F检验法得到结构响应的显著性参数。基于有限元模型修正的响应面方法，构建结构的响应面替代模型后，引入区间分析算法的自然拓展，将响应面模型拓展为区间响应面函数，同时采用仿射算法解决区间分析的区间扩张问题，构建桥梁结构有限元模型的仿射-区间不确定修正方法，并采用遗传算法进行区间优化求解。另外，针对区间响应面有限元模型修正的具体需求，提出了区间响应面函数的两步验证方法。用斜拉桥振动台模型桥梁在不同工况下的测试模态参数和斜拉索索力，对其进行有限元模型的不确定修正，实现了实测响应与有限元计算响应间误差的最小化。区间响应面函数的两步验证证实了参数修正范围和结构响应的有效性和正确性，修正后结构纵向、横向、竖向的一阶，二阶频率以及索力的实测响应均在计算响应范围内。验证结果表明：所提有限元不确定模型修正方法，能有效实现桥梁结构有限元模型的修正。     

RC桥梁碳化腐蚀下的开裂风险、耐久性和全寿命成本分析

基于改进的碳化深度预测模型,利用最新的CO<,2>浓度数据,发展了时变可靠度模型计算混凝土结构在碳化腐蚀下的开裂概率.建立概率模型可以考虑CO<,2>浓度、扩散过程、劣化机理、钢筋的位置、保护层深度、腐蚀电流的随机性和不确定性.计算了不同耐久性设计状态下和不同的锈胀开裂宽度准则下在碳化腐蚀作用下的开裂风险.建立了全寿命...     

认知结构方法在交通信息融合中的应用

认知结构不确定推理框架采用4值(最值、置信度、信任值、似真值)表达不确定认知情况,并采用认知结构运算来进行不确定信息处理。该方法可以用来处理交通不确定信息的表达、融合和决策,进一步还可以对交通仿真中面临的多种不确定信息进行有效处理和应用。文中探讨了采用认知结构进行交通信息融合的方法,并对认知结构方法进行了深入研究,引入了2个公设,将认知结构的运算由定义转化为定理。     

在线测量不确定度评估及质量控制应用

在线测量是质量控制的重要手段,但实际过程中对于测量误差的忽视容易导致误判和漏判,因此需要采用可靠的方法评估测量误差对过程质量控制的影响。以某发动机工厂在线测量的曲轴线终检机为例,通过研究测量系统的结构和测量原理,分析测量误差的构成和分量,建立测量误差数学模型,评估曲轴终检机的测量不确定度。阐述考虑测量不确定度条件下的质量控制规则,在此基础上可以实现有效的过程质量控制。     

A vehicle stability control strategy with adaptive neural network sliding mode theory based on system uncertainty approximation

Modelling uncertainty, parameter variation and unknown external disturbance are the major concerns in the development of an advanced controller for vehicle stability at the limits of handling. Sliding mode control (SMC) method has proved to be robust against parameter variation and unknown external disturbance with satisfactory tracking performance. But modelling uncertainty, such as errors caused in model simplification, is inevitable in model-based controller design, resulting in lowered control quality. The adaptive radial basis function network (ARBFN) can effectively improve the control performance against large system uncertainty by learning to approximate arbitrary nonlinear functions and ensure the global asymptotic stability of the closed-loop system. In this paper, a novel vehicle dynamics stability control strategy is proposed using the adaptive radial basis function network sliding mode control (ARBFN-SMC) to learn system uncertainty and eliminate its adverse effects. This strategy adopts a hierarchical control structure which consists of reference model layer, yaw moment control layer, braking torque allocation layer and executive layer. Co-simulation using MATLAB/Simulink and AMESim is conducted on a verified 15-DOF nonlinear vehicle system model with the integrated-electro-hydraulic brake system (I-EHB) actuator in a Sine With Dwell manoeuvre. The simulation results show that ARBFN-SMC scheme exhibits superior stability and tracking performance in different running conditions compared with SMC scheme.     

基于不确定度评定方法的动力电池数据模型可靠性量化分析方法的研究

模型建立中可使用各种非线性模型对过程进行描述,如果模型能够描述模型预测值的不确定性,这一信息将是评价模型或者判断评估结果的重要工具。参考计量学领域中不确定度量化评定方法,将测量不确定度引申为模型不确定度,旨在研究基于不确定评定方法的动力电池数据模型可靠性量化评价方法,提出基于GUM 法的模型不确定度评估方法,不仅可以定量评价现有模型的可靠性,同时可以量化分析其影响不确定度分量,从而进一步提高其模型预测(估算)准确性。     

基于深度强化学习的车辆跟驰控制

针对自适应巡航控制系统在控制主车跟驰行驶中受前车运动状态的不确定性影响问题，在分析车辆运动特点的基础上，提出一种能够考虑前车运动随机性的跟驰控制策略。搭建驾驶人实车驾驶数据采集平台，招募驾驶人进行实车跟驰道路试验，建立驾驶人真实驾驶数据库。假设车辆未来时刻的加速度决策主要受前方目标车辆运动影响，建立基于双前车跟驰结构的主车纵向控制架构。将驾驶数据库中的驾驶数据分别视作前车和前前车运动变化历程，利用高斯过程算法建立了前车纵向加速度变化随机过程模型，实现对前方目标车运动状态分布的概率性建模。将车辆跟驰问题构建为一定奖励函数下的马尔可夫决策过程，引入深度强化学习研究主车跟驰控制问题。利用近端策略优化算法建立车辆跟驰控制策略，通过与前车运动随机过程模型进行交互式迭代学习，得到具有运动不确定性跟驰环境下的主车纵向控制策略，实现对车辆纵向控制的最优决策。最后基于真实驾驶数据，对控制策略进行测试。研究结果表明：该策略建立了车辆纵向控制与主车和双前车状态之间的映射关系，在迭代学习过程中对前车运动的随机性进行考虑，跟驰控制中不需要对前车运动进行额外的概率预测，能够以较低的计算量实现主车稳定跟随前车行驶。     

隧道工程裂隙围岩结构稳定可靠性研究综述

在裂隙岩体隧道工程修建领域，大体量塌方、渐进式围岩失稳、巨石垮落等地质灾害时有发生，虽然近几年针对隧道工程的勘察手段、理论模型、数值方法及评价体系研究等很多，但围岩稳定可靠性作为隧道等地下工程修建的“老大难”问题仍未得到解决。数据不完备的复杂地质系统与理论严密的力学模型之间严重脱节,已然成为确定性分析方法的“瓶颈”； 单一的分析手段或确定性计算方法均无法获取准确的评价结果。不同于纯粹的结构工程，有着比较明确的数学模型，裂隙岩体隧道工程修建最为显著的特点就是岩体结构的不确定性问题。从岩体结构的不确定性这一根本属性出发，分别在裂隙岩体结构信息提取与解译、隧道围岩整体稳定性分析、局部块体稳定可靠性分析以及隧道工程智能反馈与系统评估4个方面进行概述，并对存在的问题及发展趋势进行针对性总结与探究。     

一种汽油机有效功率测量不确定度的评定方法

测量不确定度对发动机性能评定有着重要影响。根据性能试验方法的要求,确定影响不确定度的分量并建立数学模型。在发动机试验台架上按照确定好的方法进行测量。对试验数据分析处理后得到各分量的标准不确定度,再算出合成不确定度和扩展不确定度。为后续汽油发动机台架测量的有效功率不确定评定提供参考。     

基于逆可靠度法的大跨悬索桥主缆安全系数评估

提出了一种基于逆可靠度法的大跨悬索桥主缆安全系数评估方法。该方法通过给定结构的目标可靠度指标反求主缆安全系数,计算出的主缆安全系数既考虑了结构参数中不确定因素的影响,又满足了预先给定的主缆可靠度水平。运用该方法评估了主跨跨径范围为2 000~5 000 m的悬索桥主缆安全系数。结果表明,参数的不确定性对悬索桥主缆安全系数会产生较大影响,忽略参数不确定性的影响会导致过高地估计主缆安全系数。