随机导管架平台结构动力可靠性及灵敏度分析

基于Kriging模型和一次二阶矩方法对具有随机参数的导管架平台结构动力可靠度进行了分析.首先根据首次超越破坏准则建立了随机结构动力可靠度的隐式功能函数表达形式.然后通过有限元分析得到用于隐式功能函数近似的Kriging模型,进而求得可靠度指标.最后根据可靠度对随机参数均值和标准差的灵敏度公式,分析了导管架平台可靠度对各随机变量的敏感性,并得出了一些有益于工程设计、参数优化和精度控制的结论.     

齿轮传动的模糊可靠性设计研究

根据模糊可靠性设计的基本理论,研究了在齿轮传动设计中当应力为随机变量、强度为模糊变量且隶属函数与概率密度函数都是连续函数时,在隶属函数为不同形式的条件下模糊可靠度的数学模型,并给出了计算实例.计算结果表明用模糊可靠性设计理论计算的模糊可靠度要较常规可靠度更接近实际情况.     

齿轮传动的模糊可靠性设计研究

根据模糊可靠性设计的基本理论，研究了在齿轮传动设计中当应力为随机变量、强度为模糊变量且隶属函数与概率密度函数都是连续函数时，在隶属函数为不同形式的条件下模糊可靠度的数学模型，并给出了计算实例。计算结果表明：用模糊可靠性设计理论计算的模糊可靠度要较常规可靠度更接近实际情况。     

基于可靠度的嵌岩桩优化设计模型*

对于嵌岩桩这一设计变量较少,控制荷载效应和抗力的随机变量较多的结构,提出了一种相对于传统双层优化迭代模型不存在收敛问题的基于可靠度的优化设计模型.同时运用Matlab工具对一个工程优化实例进行分析,并对影响设计变量的随机变量进行了敏感性分析.得出嵌岩段力学统计参数和荷载统计参数对可靠度指标是敏感的,且当岩石饱和单轴抗压强度的离散性较大时,无法通过调整桩基设计参数达到目标可靠指标.所以实际工程中,应该加强对其参数的统计工作.     

在ANSYS中开发用响应面法求解结构可靠度的专用程序

ANSYS用于对结构作概率分析,可求得复杂结构的可靠度.但ANSYS采用的随机变量分布类型中无极值型分布,而工程结构所承受的实际载荷大多为极值型分布.为处理此类情形,该文用ANSYS自带的二次开发工具APDL语言开发了用响应面法求解结构可靠度的专用程序.与ANSYS的另一开发工具UPDFs相比,文中开发的程序完全独立于ANSYS核心程序,不用对其修改,不会影响其稳定性,故适用范围更广.为了方便使用,文中用VB程序编制了输入随机变量的类型及控制参数的交互界面,并自动生成可用于ANSYS以Batch mode方式运行所需的控制文件.对于计算中各随机变量相应设计点的变动过程,特别是非正态变量在验算点处的当量正态化,用AutoCAD中Visual LISP语言编制了相应的显示程序,部分实现了计算过程的可视化.     

船舶结构极限强度可靠性分析方法研究

针对船舶总纵极限强度极限状态方程不能以显式表达的实际情况，提出采用响应面与映射变换相结合的方法展开船舶总纵强度可靠性分析，指出相关随机变量在正态化前后相关系数的差异应予以考虑，并应用于实际船舶的计算，验证了理论的合理性。     

基于蒙特卡罗法的混凝土桥梁可靠度随机变量敏感性分析

文中以一典型钢筋混凝土简支T梁桥为例,依据可靠度理论、相关可靠度设计标准和桥梁设计规范,基于钢筋混凝土桥梁正截面抗弯承载能力极限状态功能函数,采用Matlab编程实现可靠指标的计算,详细分析了各个随机变量对结构可靠度指标影响,揭示此类桥梁的敏感性参数。分析结果表明：纵向受拉钢筋抗拉强度、钢筋面积以及截面有效高度对钢筋混凝土桥梁可靠度指标的影响较大,是敏感参数,而截面腹板宽度、翼缘厚度对可靠度指标的影响较小。     

基础设计中的可靠度评估

阐述基于可靠度理论的基础设计的评估.首先总结具有结构抗力和荷载效应2个基础变量的结构可靠度基本理论.结构抗力的不确定性可以由统计学上的平均值和变异系数(cou或Ω)来描述.变异系数指变量的标准差和平均值的比值.敏感度分析的结果显示结构抗力的变异系数(ΩR)在其应用范围之内时,在分析结构可靠度方面扮演着相当重要的角色.基于这些阐述,在预先指定的风险水平(pf)上ΩR一定有其上限.当结构抗力呈正态分布的时候,这个极限ΩR独立于荷载效应随机性.和安全指数β成反比.安全指数可以定义为在标准正态分布区间极限状态到原点之间的最小距离.在这个极限ΩR之下,结构可以在预定风险水平之下安全工作.中心安全系数(Fs)可以由结构抗力和荷载效应的变异系数根据平方关系求得.然而,一些情况下结构抗力为非正态分布的情况并不少见.因此,等效正态分布的概念可以用来得到非正态分布结构抗力的ΩR极限.地质方面的随机变量可能是正态分布,也可能是非正态分布,结构抗力中基本变量之间的关系可能是线性也可能是非线性,或者非常复杂以致于结构抗力只能通过有限元分析才能得到.在此情况下,随机数可以通过蒙特卡洛模拟技术获得.拟合的结构抗力的分布可以在随机试验的基础上通过配合度检验确定.现实中,土壤的力学特性不是各向同性的,同样也不能认为是单一材料的,它们的不确定性是不可以被忽略的.简便的设计方式认为不确定参数是常数,并且通过使用定值的安全系数来确定结构截面,设计原则没有将土壤参数对安全系数的影响考虑进去.参考计算出来的失效概率表明,确定值的安全系数法无法保证足够的安全.因此,在某种情况下,安全系数大于等于3,对于结构容许承受能力,并不能认为太保守.     

基础设计中的可靠度评估

阐述基于可靠度理论的基础设计的评估。首先总结具有结构抗力和荷载效应2个基础变量的结构可靠度基本理论。结构抗力的不确定性可以由统计学上的平均值和变异系数（cov或）Ω来描述。变异系数指变量的标准差和平均值的比值。敏感度分析的结果显示结构抗力的变异系数（ΩR）在其应用范围之内时,在分析结构可靠度方面扮演着相当重要的角色。基于这些阐述,在预先指定的风险水平（pf）上ΩR一定有其上限。当结构抗力呈正态分布的时候,这个极限ΩR独立于荷载效应随机性,和安全指数β成反比。安全指数可以定义为在标准正态分布区间极限状态到原点之间的最小距离。在这个极限ΩR之下,结构可以在预定风险水平之下安全工作。中心安全系数（FS）可以由结构抗力和荷载效应的变异系数根据平方关系求得。然而,一些情况下结构抗力为非正态分布的情况并不少见。因此,等效正态分布的概念可以用来得到非正态分布结构抗力的ΩR极限。地质方面的随机变量可能是正态分布,也可能是非正态分布,结构抗力中基本变量之间的关系可能是线性也可能是非线性,或者非常复杂以致于结构抗力只能通过有限元分析才能得到。在此情况下,随机数可以通过蒙特卡洛模拟技术获得。拟合的结构抗力的分布可以在随机试验的基础上通过配合度检验确定。现实中,土壤的力学特性不是各向同性的,同样也不能认为是单一材料的,它们的不确定性是不可以被忽略的。简便的设计方式认为不确定参数是常数,并且通过使用定值的安全系数来确定结构截面,设计原则没有将土壤参数对安全系数的影响考虑进去。参考计算出来的失效概率表明,确定值的安全系数法无法保证足够的安全。因此,在某种情况下,安全系数大于等于3,对于结构容许承受能力,并不能认为太保守。     

边坡稳定性可靠度分析

应用蒙特-卡罗法分析边坡稳定的可靠度,首先要求得安全系数,不同的安全系数分析方法直接影响到可靠度指标的求解;边坡稳定分析常用的方法中,大多基于变量C’、φ’、γ在不同的概率分布情况下,定义出不同的极限状态函数,进而得出相应的可靠度指标;考虑到变量间的相关性,分析讨论在不同相关条件下,可靠度指标、失效概率及安全系数的变化情况,此外,引入参数灵敏度的概念,研究不同变量对边坡稳定性的影响。     

Bi-fidelity Kriging model for reliability analysis of the ultimate strength of stiffened panels

A method based on a Bi-fidelity Kriging model is proposed for structural reliability analysis. It is based on adding low-fidelity data samples to the model to predict high-fidelity values, thus saving computational effort. Distance Correlation develops the correlation between the low and high-fidelity functions, initially proposed to assess the correlation between two variables. The bi-fidelity Kriging response surface model's efficiency as a surrogate model will be assessed for structural reliability problems that demand high computational costs, such as nonlinear finite element analysis structural models. The efficiency assessment is performed by comparing the accuracy of the failure probability predictions based on the Subset Simulation and First-order reliability method using the Bi-fidelity Kriging model as a surrogate for the performance function. The idea is illustrated by considering a representative component of marine structures analyzed by finite element analysis to create bi-fidelity scenarios to assess structural reliability with many variables. The results show that the proposed multi-fidelity method can provide an accurate failure probability estimation with less computational cost.     

满足稳定性的船舶板架结构的可靠性分析

以I型截面为例，考虑屈服应力和外载荷为随机变量，并满足稳定性条件下，对板架结构进行可靠性分析。采用随机有限元法求解非线性安全余量可靠性指标及失效模式间的相关关数，为满足稳定性的板架结构的可靠性分析提供一个合理方法。最后，通过板架结构的可靠性算例，说明分析的有效性。     

钛合金载人球壳的疲劳寿命可靠性分析

本文通过引入一种改进的裂纹扩展率表达式,首先给出了深海钛合金载人球壳的疲劳可靠性模型,在对模型中各随机变量的统计特征进行分析的基础上,采用ISPUD软件中的重要样本法,计算了载人球壳的疲劳可靠性指标,证明载人球壳的疲劳强度是符合设计要求的.然后,通过对各参数的灵敏度进行分析发现,随机变量m、A、Deepth、αre对最终疲劳可靠性有显著影响,必须在设计加工阶段给予足够重视,而随机变量m与A、αre与α的相关系数对最终疲劳可靠性影响不大,在实际计算中可以忽略.     

结构自重及摩擦系数作变量对直立式防波堤可靠度的影响*

在直立式防波堤的抗滑、抗倾可靠度分析中,通常将结构与基床间的摩擦系数f,直立式防波堤在水中的重力G及其引起的稳定力矩MG均作为定值处理,而忽略三者的变动对可靠度的影响。以秦皇岛港燃料油基地的直立式防波堤为例,采用JC法、映射变换法及Monte Carlo模拟3种方法分别计算了摩擦系数f,自重G及其引起的稳定力矩MG作为定值和变量时直立式防波堤抗滑、抗倾的可靠性指标。结果表明：将摩擦系数f,自重G及其引起的稳定力矩MG均作为变量处理,得到的可靠性指标更精确、更符合实际情况;摩擦系数f的变动对直立式防波堤的可靠度影响较小,而自重G及其引起的稳定力矩MG二者的变动对直立式防波堤的可靠度影响较大。     

重力式码头稳定性可靠指标简化计算方法

利用蒙特卡洛方法分析了影响方块、扶壁和重力沉箱式码头抗滑、抗倾稳定性可靠指标计算中作用效应与抗力变异性的主要因素,通过对蒙特卡洛模拟结果的回归分析,建立了重力式码头抗滑、抗倾稳定性可靠指标计算中作用效应与抗力变异系数与这些变量的关系,最后利用JC法计算的可靠指标进行校正,提出了方块、扶壁和沉箱式重力码头抗滑、抗倾稳定性可靠指标的简化计算公式.与分项系数法相比,在计算量增加不大的情况下,利用简化公式可求得重力式码头的抗滑、抗倾稳定性可靠指标.     

重力式码头稳定性可靠指标简化计算方法

利用蒙特卡洛方法分析了影响方块、扶壁和重力沉箱式码头抗滑、抗倾稳定性可靠指标计算中作用效应与抗力变异性的主要因素,通过对蒙特卡洛模拟结果的回归分析,建立了重力式码头抗滑、抗倾稳定性可靠指标计算中作用效应与抗力变异系数与这些变量的关系,最后利用JC法计算的可靠指标进行校正,提出了方块、扶壁和沉箱式重力码头抗滑、抗倾稳定性可靠指标的简化计算公式。与分项系数法相比,在计算量增加不大的情况下,利用简化公式可求得重力式码头的抗滑、抗倾稳定性可靠指标。     

结构可靠度计算的实用二次二阶矩法

针对结构可靠度二次二阶矩法中曲率计算难度大,不便于工程推广的情况,利用矩阵理论建立了求解曲率的表达式,无须再从求解矩阵特征值的途径求解曲率值,简化了计算过程,提出了适应变量独立或相关情况的实用二次二阶矩法,算例验证了其精度和实用性。     

考虑抗力时变特性的高桩码头结构全寿命可靠度分析

由于受海域自然环境、使用条件和内部材料等因素的影响,高桩码头构件易产生钢筋锈蚀、混凝土劣化、钢筋与混凝土间粘结力降低等现象,会使钢筋混凝土构件的抗力随时间不断降低,作用荷载随时间也不断发生变化.本研究将钢筋混凝土构件的抗力和作用荷载均视为随机过程,将其转化为设计使用期内年极值的随机变量,采用JC方法计算结构物的可靠度指...     

结构系统疲劳可靠性分析的一阶和二阶混合方法

本文提出了复杂结构系统疲劳可靠性分析的一阶和二阶混合方法。引进Ｈｏｈｅｎｂｉｃｈｌｅｒ等提出的并联系统可靠性分析的二阶渐近式计算失效途径的疲劳失效概率;利用并联系统等效线性安全余量的概念,形成由失效途径的等效失效单元组成的串联系统;并最终计算整个系统的疲劳失效概率。计算结果表明,这一方法能有效地提高结构系统疲劳失效概率的计算精度。     

基于遗传算法的舰船舱段可靠性优化设计

遗传算法在引入动态自适应策略和"免疫算子"之后,其收敛效率有了较大的提高。对于以可靠性作为约束的随机结构系统优化问题,以罚函数法为基础,构造了有效的约束与目标函数向适应值函数的映射公式。建立合理的安全余量,采用随机有限元法处理结构分析中所涉及的有关参量的随机性,计算结构响应和敏度分析,并进行系统的可靠性计算。通过两种算法的结合,利用自适应免疫遗传算法、随机有限元法及可靠性的基本理论,建立了一套完整的基于遗传算法与随机有限元的结构系统可靠性优化设计方法。对舰船舱段结构梁系截面的优化计算结果表明,算法对多随机因素结构系统的可靠性优化具有良好的收敛效果。