一种基于人工神经网络的响应曲面法在结构可靠性中的应用

响应曲面法在结构可靠性分析中常用于模拟不能明确表达的极限状态曲面（即失效状态函数）。本文以人工神经网络代替一般响应曲面的多项式函数,用于确定性结构分析,克服了多项式函数模拟某些极限状态曲面的局限性,达到了较好的效率和精度要求。     

大型结构系统可靠性分析方法研究

结构系统的可靠性评估是结构设计的一个重要研究内容,而极限状态函数的建立是进行可靠性评估的基础.但是,大型结构系统的极限状态函数极为复杂,响应面法用简单的多项式进行模拟的精度较低,导致误差较大.文章提出用神经网络替代多项式来拟合复杂的极限状态函数,形成所谓的神经网络响应面.然后,基于塑性极限理论,文中提出了不依赖于失效模式的极限状态函数表达形式及采用ICP对该极限状态函数进行计算的方法.最后,依照拟合得到的神经网络响应面,给出了大型结构系统失效概率的方法.通过两个算例计算并和其它方法进行比较,表明该方法的计算精度较高,而计算时间大大降低.     

失效途径疲劳失效概率计算的一阶方法的改进

失效途径的疲劳可靠性分析是复杂结构系统疲劳可靠性分析的基础和关键,目前常用的方法是一阶可靠性方法（FORM）,由于没有考虑失效单元极限状态超曲面之间的相关性,易引起较大的计算误差。本文从分析失效单元极限状态超曲面的相互关系入手,提出了失效途径中各失效单元极限状态函数检验点新的选择准则,对一阶可靠性方法进行了改进。算例表明,本文提出的改进方法有效地提高了失效途径疲劳失效概率的计算精度。     

不同工作状态下增压锅炉的抗冲击特性分析

舰用增压锅炉是舰船动力系统的重要装置,目前对其抗冲击特性分析研究很少.采用时域模拟方法,对某船用增压锅炉不同工作状态下的冲击响应特性进行数值冲击试验.分析增压锅炉结构冲击响应随载荷参数的变化规律,考虑不同工作状态下内压对增压锅炉冲击响应的影响,并分析增压锅炉在不同工作状态下的抗冲击极限变化特性,旨在对增压锅炉抗冲击设计提供参考.     

结构可靠度分析的智能计算法

模糊数学、神经网络、遗传算法并称为智能计算方法.对功能函数没有明确表达式的问题进行可靠度分析,本文提出了基于响应面重构的智能计算法,即构造一个模糊神经网络响应面并采用遗传算法进行可靠度计算.算例分析表明,该方法与传统的二次多项式响应面方法相比,计算精度较好,可大大减少有限元分析次数.该方法用于大型复杂海洋工程结构的可靠度分析,可相应提高工作效率和解题质量,具有实际应用价值.     

应用响应曲面法与基本矢量优化船体结构设计

在船体结构优化设计中，需要研究结构存在的响应，为了改善响应需要改变与材料性能和结构尺寸有关的某些设计变量值。反复进行响应分析，直到得出最终的设计。采用这样一个过程时需要制作大量结构模型。减少这种优化过程负荷的一个方法，就是采用众所周知的响应曲面法，这样可减少数值试验或模型试验的次数。如果考虑全部有关的结合尺寸，响应曲面法中使用的近似多项式的项数将迅速增加。即使使用响应曲面法，为了确定近似多项式的参数，亦需要进行许多尝试性的结构研究，因此结构模型的数量将是巨大的。为了用最少的数据表示结构形状，引入了基本矢量的概念。每个基本矢量表示船型的模态变化，而且通过应用此概念还可能使设计变量的数量减少到一个实际可行的范围。在本研究中，推荐利用基本矢量与响应曲面法相结合的方法，将作为一种有效的优化手段应用于船体结构设计中，并以双层底舷侧肘板结构的优化 设计为例，检验了该方法的有效性。     

邮轮支柱连接节点极限状态研究与可靠性分析

为对支柱连接节点的极限状态与可靠性进行研究,建立大量支柱连接节点有限元模型,分析构件尺寸对该结构极限状态下失效模式和承载能力的影响,并通过对有限元模型计算结果进行非线性回归分析,获得考虑重要构件尺寸的结构极限承载力计算公式。在此基础上,利用上述公式建立支柱连接节点极限状态函数,形成该结构可靠性分析流程,最后通过算例对可靠性分析流程的适用性进行验证。研究结果可以对豪华邮轮支柱连接节点设计提供一定参考。     

高强聚乙烯/负泊松比复合结构抗侵彻性能快速预报研究

本文旨在利用代理模型技术实现高强聚乙烯-负泊松比效应复合结构抗侵彻性能的快速预报,首先对高强聚乙烯层合板抗弹片侵彻数值仿真方法进行验证,建立可靠的高强聚乙烯-负泊松比效应复合结构抗侵彻数值仿真模型,并构建了其弹道极限快速预报的代理模型;分析了不同的代理模型方法和采样方式对代理模型精度的影响规律。结果表明,相较多项式响应面和径向基函数代理模型,Kriging代理模型的预报精度最高,最大相对误差为18.1%,归一化均方根误差为8.8%,相关系数为0.85;正交设计试验方法较拉丁超立方采样方式更适合复合结构弹道极限速度预报,本文为侵彻载荷下结构动态响应快速预报研究提供了参考。     

船舶舱室油池火灾下甲板板架剩余极限强度分析

基于大涡模拟算法,使用FDS火灾动力学仿真软件模拟舱室火灾,将环境温度映射至结构有限元模型。考虑结构的初始缺陷和材料的高温热力学特性,采用顺序热力耦合算法计算甲板板架在火灾发展过程中的动态热力响应。基于显式动态算法研究板架轴向压缩时的高温剩余极限强度,并分析结构失效模式。计算结果表明,高温环境下的板架受到轴向压缩载荷时,由于横梁间加筋板发生崩溃而达到极限状态,且油池中心位于横梁间时更偏于危险;火灾发生前期,板架高温剩余极限强度衰减较快,后期趋缓。这项研究可为实际火灾场景下的船舶结构抗火设计与安全评估提供参考。     

岸边集装箱起重机安全销拉桩优化设计

根据大型岸边集装箱起重机对安全销拉桩的性能要求,设计了新型拉桩结构,并基于有限元仿真分析结果,对局部结构进行了改进。为得到更加轻量化的结果,将响应面法引入到结构板厚优化中,根据全因子试验设计的样本点及其响应,构建了性能约束函数的二次多项式响应面模型,通过优化算法求解得到最终的设计板厚,在确保安全销拉桩性能的同时可减轻自重。