结构可靠度分析的混合法

介绍一种新的计算结构可靠度方法———混合分析法。该方法利用响应面法将极限状态方程近似表达为简单的多项式形式,有效地解决了FORM和SORM无法求解隐式极限状态方程的可靠度问题。另外,响应面法的使用还能有效地利用现有的确定性分析软件。通过引入有限元方法,混合分析法可适用于结构可靠度问题。通过使用重要抽样技术,提高了混合分析法的计算效率和计算精度。数值算例验证了混合分析法的应用、效率和精度。     

响应面法及其在桁架桥可靠度分析中的应用

对于已建成的公路桥梁来说,结构几何尺寸、材料、外部荷载等基本设计变量存在着不确定性.应用响应面法构造了桁架桥跨中挠度极限状态方程,计算了结构几何尺寸、材料、外部荷载等基本设计变量随机变化时,桁架桥在正常使用极限状态下的可靠度.分析表明,响应面法是桁架桥可靠度分析的有效方法.     

响应面法及其在桁架桥可靠度分析中的应用

对于已建成的公路桥梁为说，结构尺寸尺寸、材料、外部荷载等基本设计变量存在着不稳定性。应用响应面法构造了桁架桥中挠度极限状态方程，计算了结构几何尺寸、材料、外部荷载等基本设计变量随机变化时，桁架桥在正常使用极限状态下的可靠度。分析表明，呼应面法是桁架桥可靠度分析的有效方法。     

知识驱动的优化技术在玻璃升降器软件中的应用

汽车车门玻璃升降器软件是在UG软件平台上开发的基于知识的参数化设计专家系统,其关键问题是如何重构玻璃面来精确模拟玻璃在导轨里的真实运动。综合运用UG的知识驱动自动化技术,提出一种基于知识驱动的优化过程和方法,拟合出了螺旋曲面作为运动分析的玻璃曲面,以精确模拟玻璃在导轨里的真实运动。测试结果表明,该优化技术可满足企业对于玻璃升降器的设计布置精度要求。     

基于支持向量机的高墩大跨桥梁体系可靠度计算

为解决高墩大跨桥梁结构体系可靠度求解过程中失效模式复杂、极限状态方程无法显式表达等问题,提出一种基于支持向量机(SVM)分类技术的体系可靠度计算方法.该方法采用拉丁超立方抽样法产生样本库,通过重复筛选构造一个精确的SVM分类器函数(而不是构造功能函数本身的响应面函数),然后采用蒙特卡罗法进行数值模拟计算体系失效概率.以济邵高速公路逢石河特大桥为例验证了采用该方法计算高墩大跨桥梁体系可靠度的实用性,计算结果表明该桥体系可靠度满足设计要求.     

车身曲面逆向设计投影法参数化方法的应用

针对在汽车车身曲面逆向设计中很难由散落数据点云构造出合适光顺曲面的问题，提出了一种以Hoschek方法确定散乱数据点云的边界线、以基面投影法确定其他散乱数据点云参数值的逆向算法：给出了一种重构曲面的拟合方法，结合车身部件上散乱数据点云的特点，建立了该算法的数学模型，并通过VC＋＋6．0进行了编程实现。与通过UG得到的插值曲面比较可以看出，该拟合方法能够更好地对原曲面进行再现。     

公路隧道围岩失稳概率计算中随机参数样本的修正

基于围岩变形破坏原理,建立了围岩稳定极限状态方程的普遍形式。研究了响应面方法求解该方程的过程,得出经典响应面方法仅仅适用于围岩物理力学参数随机分布曲线偏度系数为零的情况。针对围岩物理力学参数统计分布曲线的复杂性,利用统计矩参数对随机变量分布曲线形态特征的控制作用,提出了抽样样本修正方法和具体计算公式。归纳了修正后响应面算法的运行程序。以某公路隧道为例,分别采用经典算法和修正后算法计算了围岩稳定可靠度,然后与蒙特卡洛模拟结果进行了对照,经典方法计算结果与准精确解的绝对误差为1.017%,修正方法的计算结果与准...     

基于DOE分析实现汽车车架轻量化

针对车架结构轻量化问题,提出了一种基于DOE分析的优化设计方法。该方法首先利用拉丁超立方选点方式生成样本点,然后对每组样本点所对应的结构利用有限元软件进行分析,并提取出该结构下的响应。最后分析结果,得到最优的解。与直接利用优化算法对结构进行优化设计相比,该方法计算量小,更具有实际的工程意义。     

序列响应面方法在覆盖件成形过程优化中的应用研究

为求解覆盖件最佳成形方案,将设计探索转化为满足特定目标和约束的待优化模型;提出采用逐次逼近方法,通过动态多项式响应面技术构造子优化目标和约束的近似响应面进行全局寻优,避免数值模拟易受噪声干扰且响应相对设计变量存在强非线性特征而导致的传统梯度法求解困难和过程发散等问题。该方法无须求解函数灵敏度,在保证拟合精度的前提下,能光滑响应并最大程度减少精确分析计算量,分析前翼子板回弹补偿优化设计实例,证明其具有很高的精度和鲁棒性。     

基于响应面法的内燃机曲轴优化

针对内燃机曲轴的结构强度问题,以内燃机实际运行工况下整体曲轴有限元仿真为基础,通过中心组合试验方法进行采样,运用最小二乘法、显著性分析和拟合精度检测,构建并修正了曲轴结构强度计算的响应面模型,选择关键几何结构参数为设计变量,采用模拟退火与直接搜索相结合的协同优化方法对响应面模型进行优化。对某内燃机曲轴的优化算例表明,该优化方法能大大提高曲轴设计的优化效率,具有较高的精度。     

基于上限分析与随机响应面法的盾构隧道掌子面可靠度研究

为更全面准确评估孔隙水压力作用下盾构隧道掌子面的稳定性，提出一种基于极限分析原理的双对数螺旋线破坏机构为确定性模型，结合随机响应面原理的可靠度分析方法。该方法以孔隙水压力系数表示地下水引起的孔隙压力变化，通过上限分析得到隧道掌子面的安全系数； 运用拉丁超立方技术对安全系数进行抽样，建立基于Hermite多项式展开的近似极限状态方程，在验证响应面有效性的基础上，进一步采用蒙特卡洛模拟法获取隧道掌子面失效概率特征。利用该方法分析了土体参数变异性、地下水位以及支护力对掌子面失效概率的影响，并将其应用于湘江隧道掌子面的可靠性研究中。结果表明： 该方法可以有效地评估隧道掌子面的可靠性，并可为隧道掌子面支护力的选取提供理论参考。     

基于变形响应率的路堑边坡失稳预报研究

岩土体的变形可以视为广义荷载作用下的响应,在布置了大量位移观测仪器的边坡上选择变形稳定的测点为参考点,将参考点的位移变化视为荷载变化过程。计算出边坡其余部位的测点相对于参考点的变形响应率,通过响应率的变化趋势来判断边坡不同部位的稳定状况。当响应率较小时,说明变形正常;若某测点的响应率突然增加,说明该位置很有可能发生局部失稳破坏。通过对某高速公路沿线路堑高边坡的实例研究表明,变形响应率的波动情况与边坡实际状态的变化基本一致,响应率大的部位发生了塌滑。     

基于复合三角Bezier曲面／平面的交线构造过渡曲面

由初始交点出发，利用三角Bezier曲面片间的拓扑关系，采用连续跟踪的算法计算复合三角Bezier曲面与平面的交线；对所得的交线通过点对应修正、曲面片间边界点计算、交线两端交点的跟踪、截面线的构造、截面线离散，得到一系列的型值点，从而可构造出与基曲面达到G′连续、结构的过渡曲线面。测试显示，该方法简单可靠，能满足反求工程CAD建模的要求，在曲面造型和加工领域具有广泛的应用潜力。     

公路岩质边坡稳定性评价的能量法研究

针对公路岩质边坡稳定性分析评价问题,根据能量法原理和塑性极限分析上限定理,建立了岩质边坡平面滑动的屈服机构.在刚塑性假定条件下,视岩质边坡的滑体为刚体,没有内能耗散,视滑面为塑性区,能量耗散主要集中在滑面上,根据能量法可以得到简化后的虚功率方程.综合考虑作用在岩质边坡上的后缘裂缝静水压力、沿滑面扬压力、重力、水平地震惯性力、锚固力等外力,按照强度折减法,推导得出了公路岩质边坡稳定性评价的能量法上限解.通过典型算例,将能量法上限解和刚体极限平衡法稳定系数计算结果进行了对比分析.     

平移模式下挡土墙墙背土侧压力系数的计算

根据库仑土压力理论中墙背滑动楔体整体达到静平衡的基本原理，假定沿墙高方向，土与墙背的摩擦角均达到极限值，从墙背处土体主应力偏转的应力状态分析出发，得到墙背处的主应力偏转角和土侧压力系数的计算公式；把土侧压力系数用于水平层分析法，建立了竖向土压力的基本方程，求解该方程，导出了挡土墙主动土压力、土压力合力及其作用位置的理论公式。经比较，该方法与其他方法对土侧压力系数的计算结果基本一致，所得的挡土墙主动土压力计算结果与模型试验结果也较为吻合。     

点荷载仪在优化红层隧道围岩级别中的应用

目前，在划分隧道围岩级别时，多是采用岩石饱和抗压强度来计算围岩BQ值，致使红层地区的隧道Ⅴ级围岩偏长，PPP高速公路项目的投资压力偏大。按照岩石中“砂质含量”从低到高的顺序，将红层岩石主要分为“泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩”四类，分析红层隧道的工程地质特征，判断出“岩石强度Rc是影响红层隧道围岩BQ值的关键因子”；分析了“样品失真”是导致常规抗压试验数据偏于保守的根本原因；归纳了点荷载试验具备“设备轻便、取样快捷、离散性小”等优点，阐明采用天然状态下的岩石点荷载强度来计算BQ值更贴合红层隧道实际水文地质条件的原理；建立了采用“点荷载强度”来优化红层隧道围岩的方法。     

铁路路基边坡极限状态设计统一性研究

针对《铁路路基设计规范（极限状态法）》 （Q/CR 9127—2018）对铁路路堤边坡、路堑边坡、路堤及地基的整体稳定性检算给出3种极限状态设计表达式及分项系数,给设计者使用带来了较大困惑,对比分析国内外岩土标准,研究关于边坡及堤坝稳定性极限状态设计表达式及分项系数的差异;结合前期的研究成果,确定极限状态方程及分项系数的通用表达形式;通过工程实例验证了稳定性极限状态方程及分项系数。结果表明:铁路路堤边坡、路堑边坡、路堤及地基的整体稳定性的极限状态方程及分项系数存在统一的可行性。     

基于车载激光点云的道路平整度检测新方法研究

路面平整度是评定道路路面质量的主要技术指标之一,传统的平整度测量方法检测效率低、劳动强度大,难以满足道路快速巡检和公路养护的需求。移动测量系统能够快速动态获取高精度道路点云数据,能详细再现道路的细节特征。因此,本文通过分析车载点云的精度特点以及国际平整度IRI的计算方法,提出一种应用车载激光点云进行路面平整度检测的方法,首先对车载点云数据进行预处理,沿轮迹带方向提取路面点;然后采用等间距邻域均值采点的方式获取路面高程值;最后使用路面高程值进行IRI计算并与高精度水准数据计算的标定结果进行对比。实验结果表明,车载移动测量系统能够用于路面平整度的快速检测。为道路三维快速巡检和公路养护提供了技术支持。