非线性随机振动分析的概率密度演化方法

为深入探讨概率密度演化方法对于非线性随机振动分析的适用性,考察了随机地震动作用下一类硬弹簧Duffing振子的非线性响应,对概率密度演化方法与经典非线性随机振动分析进行了比较研究.结果表明:在弱非线性水平,概率密度演化方法与混沌多项式展开、Monte Carlo模拟的解答一致;在强非线性水平,数值求解误差、人为截断误差放大,概率密度演化方法与混沌多项式展开解答在Monte Carlo模拟解附近上下波动,表明概率密度演化方法与经典非线性随机振动解答在均方特征意义上是等价的.      

混凝土抗震框架变形能力弹塑性可靠度敏度分析

采用杆系 层模型,将改进的计算结构静力可靠度的JC法与Wilson θ法相结合,建立了钢筋混凝土抗震框架侧向变形能力弹塑性时程可靠度算法,并用此算法对影响钢筋混凝土抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的结构参数随机变量进行了敏度分析.结果表明,所有结构参数中,混凝土弹性模量和梁、柱截面尺寸的变异性对钢筋混凝土抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的影响最大;对于同一结构参数,其变异性对抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的影响在整个地震动过程中随时间变化.     

基于拟不可积哈密顿理论的桥梁动力可靠度计算

为提高铁路桥梁动力可靠度计算的效率,考虑结构非线性,基于振型空间,导出了铁路桥梁动能和势能的表达式,进而根据拟Hamilton系统理论确定铁路混凝土桥梁的广义动量、广义速度、Hamilton函数及拟Hamilton系统方程.只考虑横向位移和扭转位移,导出了铁路混凝土桥梁的拟不可积Hamilton系统方程,得到条件可靠度函数应满足的后向Kolmogorov方程及其定量边界、初值条件,并用中心差分法求解该方程.以实际铁路桥梁为算例,用上述方程求解其在列车荷载作用下的动力可靠度.研究结果表明:非线性桥梁结构的动力可靠度和概率密度峰值随桥梁初始能量增大而减小,随桥梁临界能量增大而增大;不同跨度桥梁的分析结果与实际情况相符,说明基于拟不可积Hamilton系统理论计算铁路桥梁的非线性动力可靠度是可行的.      

考虑空间变异性的桩基础可靠度设计方法比较研究

文章比较两种不同的模拟岩土参数固有空间变异性方式(即基于随机场法的显示模型和基于等效方差折减法的隐式模型)对钻孔桩可靠度设计的影响。利用基于蒙特卡洛模拟的扩展可靠度设计方法对钻孔桩进行设计,分别采用随机场法和等效方差折减法模拟材料参数的固有空间变异性,并对两种方法的设计结果进行对比分析,结果表明,使用方差折减函数简化形式的隐式模型计算结果偏保守。     

土坡稳定性可靠度分析

结构的可靠度指的是结构或构件在规定的时间内,在规定的条件下具备规定功能的概率.JC法是目前一种主要的计算可靠度的方法,它适用于随机变量为任意分布下结构可靠指标的求解.介绍了结构可靠度计算的JC法的具体方法、迭代计算过程及其在土坡稳定性计算中的应用.建立了土坡稳定性可靠度分析的基本模型,并附以工程实例,用Excel进行迭代计算,验证了结构可靠度JC法在土坡稳定性分析中的可靠性及高精度.     

桥梁结构的可靠度模型

制定合理的设计标准时，需要有产的度量结构性能的方法，传统的分析方法不能准确的了解实际的安全储备。荷载和抗力参数为随机变量，概率方法就成为桥梁性能的分析模型，本文对现有的分析方法，梁桥的可靠度度量法、哉载模型和承和模型进行了阐述。     

土坡稳定性可靠度分析

结构的可靠度指的是结构或构件在规定的时间内,在规定的条件下具备规定功能的概率.JC法是目前一种主要的计算可靠度的方法,它适用于随机变量为任意分布下结构可靠指标的求解.介绍了结构可靠度计算的JC法的具体方法、迭代计算过程及其在土坡稳定性计算中的应用.建立了土坡稳定性可靠度分析的基本模型,并附以工程实例,用Excel进行迭代计算,验证了结构可靠度JC法在土坡稳定性分析中的可靠性及高精度.     

随机地震激励下高墩桥梁碰撞可靠度分析

为了研究不同地震动强度作用下高墩桥梁的碰撞可靠度的不同,在频域范围内提出了一种以虚拟激励法为基础的动力可靠度计算方法,依托某高墩大跨度桥梁为工程背景,分析了高墩桥梁在不同地震强度下的碰撞可靠度.选择反应谱的水平加速度作为地震强度衡量指标,且将不同强度指标的反应谱转化为相应的功率谱;利用虚拟激励法求解随机振动方程,得到结构响应的均值与均方差值,再基于Davenport理论获得结构峰值响应的期望和标准差;根据首次超越理论计算梁体碰撞可靠度.研究表明:地震动加速度小于0.22g时,梁体之间不发生碰撞,动力可靠度为1.0;加速度大于0.22g时,梁体碰撞动力可靠度下降明显,即在强震作用下,梁体发生碰撞.      

基于精细算法的焊接结构疲劳寿命预测方法研究

针对现有随机振动疲劳分析方法的局限性,在随机振动精细分析方法的基础上引入等效结构应力新方法来研究随机振动疲劳寿命问题.以随机振动的虚拟激励法结合分体耦合式振型分解法为基础的求解方法大幅提高了随机振动分析的计算效率,不必将计算模型大幅简化,保证了有限元模型的完整性.等效结构应力疲劳评估新方法是一种相对准确的计算焊接结构焊缝处疲劳寿命的方法,可有效解决现有分析方法的不足.通过建立某平车包括走行部结构在内的车辆整体结构动力学精细有限元模型,以轨道不平顺谱作为输入激励载荷进行随机振动计算,结合主S-N疲劳曲线法完成疲劳寿命评估,以工程实例证明该方法的可行性.     

考虑非线性累积损伤的大跨多荷载桥梁的疲劳可靠度评估

针对大跨多荷载桥梁疲劳损伤累积非线性过程中的大量不确定性,对火车、汽车与风荷载作用下的大跨悬索桥,利用连续损伤模型提出了一个疲劳可靠度评估方法.首先,在连续损伤模型基础上,对模型参数进行分析;然后,根据工程应用的需要,适当简化疲劳模型,在连续损伤模型中引入合适的随机变量,定义疲劳可靠度分析的极限状态函数,假定多种未来可能的交通荷载和荷载增长模式,利用蒙特卡洛方法产生随机变量并计算失效概率;最后以香港青马大桥为例,讨论了该桥在不同荷载状况下使用120年后的疲劳失效概率.研究发现:若保持当前的交通状态,桥梁可保持良好状况,但未来交通荷载的快速增长会导致结构提前失效.      

基于可靠度的桥梁构件三维地震易损性分析

为了评估桥梁结构近场抗震性能,建立了桥梁构件的三维地震易损性分析流程. 基于工程结构可靠度理论,用构件三维失效曲面表征墩柱、支座构件的损伤状态,将包含多个单一损伤指标的损伤状态方程作为三维地震易损性分析的损伤指标;其次在既有墩柱弯曲和剪切失效曲面研究的基础上,构建了墩柱弯曲和剪切破坏的损伤状态方程;并基于支座地震损伤的相对变形,建立了支座损伤状态的方程. 在此基础上,构建了墩柱和支座三维地震损伤状态的判别准则,并对不同损伤状态进行了量化. 结合各国桥梁抗震设计规范和工程结构可靠度理论,最后实现了三维地震易损性的计算分析. 通过一维地震易损性的简化验证,表明所提方法可用于桥梁结构的地震易损性分析中,并且所得结果与PSDA （probabilistic seismic demand analysis）法的最大概率偏差小于4%.      

桥梁结构非线性地震响应极值分布的估算方法

为了研究近断层脉冲地震作用下桥梁非线性地震响应极值分布,进行小失效概率下的桥梁动力可靠度精确计算,提出了一种有效的近断层脉冲地震作用下桥梁结构非线性地震响应极值分布分析方法. 首先考虑桥梁结构的非线性和地震动的不确定性,采用拉丁超立方抽样对近断层脉冲地震动随机参数和结构随机参数进行随机抽样,通过模拟的高频地震动均方值和与精确值的相对误差确定出所需要的样本数量;其次以合成的近断层脉冲地震动作为地震激励,通过时程分析对结构非线性动力方程进行求解,从而得到结构非线性地震响应极值样本,再采用改进的分数阶矩最大熵原理获得结构非线性地震响应的极值分布;最后通过非线性单自由度系统和三层非线性剪切框架验证了该方法的有效性. 研究结果表明:该方法不仅能够有效的模拟近断层脉冲地震作用时,桥梁结构与地震动双重不确定性影响下的动力响应极值分布,更能在兼顾效率和计算精度时,精确估计桥梁结构非线性地震响应极值的尾部分布,能够为桥梁结构非线性动力可靠度评估提供一种有效的途径.      

基于Rao-Blackwellised粒子滤波的岩石声发射信号去噪

针对声发射数据采集过程易受随机噪声干扰,提出了Rao—Blackwellised粒子滤波的信号降噪方法。在地震波模型的基础上,建立了声发射信号的状态空间模型。由于两者在某些方面有相通性,从而把降噪问题转为在状态空间模型下的滤波问题。首先,通过对构造信号的仿真实验,验证Rao—Black—wellised粒子滤波能够用于信号滤波;其次,利用Rao—Blackwellised粒子滤波,对石灰岩声发射信号进行降噪处理,并取得较好的滤波效果,从而为处理声发射数据提供一条新途径。     

ATIS 环境下随机动态路网行程时间可靠性0

为评价随机动态道路网络系统在ATIS 环境下的行程时间可靠性,将出行者群 体划分为装载和未装载信息接收设备两类,并假设他们均遵循随机动态用户最优原则 (SDUO)进行动态路径选择,运用动态均衡理论建立了基于路径的混合SDUO 不动点模 型,并证明该模型至少存在一个不动点.使用离散随机变量序列描述需求的随机动态变 化,基于Monte Carlo 模拟和对角化相继平均算法(MSA),提出了ATIS 环境下随机动态路 网的行程时间可靠性评价方法.随后通过算例验证了可靠性评价方法的可行性. 数值结果 表明：OD 行程时间可靠性随出发时段动态变化,且在动态情形下,扩大ATIS 市场占有率 并不能进一步提高可靠性,反而可能会导致可靠性下降.     

基于模态分析技术的结构动应力研究

将结构固有动力特性和外部环境激励(确定性荷载及环境随机因素)联系在一起,运用实验模态分析技术和结构强度理论,分离出实际工作环境下结构的主导模态及其模态参与因子,从而将一静动耦合力作用下的空间复杂应力状态问题转化为各阶模态相互作用下的简单应力状态(模态形态下)问题进行结构动强度分析,对损伤结构在各阶模态对应动应力和静载相互作用下的破坏形式及其规律做合理的解释.通过带损伤的简支梁模型进行数值模拟计算及破坏试验以研究结构破坏的规律等问题.     

大跨度悬索桥静风稳定可靠性分析

基于一次二阶矩可靠度理论和非线性静风稳定性的分析方法,把静风失稳风速、基准风速及风速随机性修正系数作为随机变量,提出了大跨度桥梁静风稳定性可靠度分析方法.以某大跨度悬索桥为工程实例,对不同初始风攻角下的静风失稳进行了可靠性分析,并进一步作了静风失稳可靠度敏感性分析.结果表明：该桥基本上不会发生静风失稳,＋3°;初始攻角工况是该桥发生静风失稳的控制工况,静风失稳可靠度对静风失稳风速最敏感.     

三连件防跳装置在13号上作用式车钩上的实现与仿真

通过对13号上作用式车钩防跳机理的讨论,分析了其失效的原因.由于它存在着结构性缺陷,零件间又存在较大的配合间隙,导致了防跳功能的失效.对其部分零件进行了结构改进,设计出了新型三连件防跳装置,并应用Pro/ENGINEER软件对其防跳性能进行了仿真模拟,所得结果与试验吻合,验证了该防跳装置能够大大提高防止自然分离的能力.在模拟过程中采用了Pro/Mechanism和Pro/Animation相结合的方法,在保证结果可靠的情况下有效地简化了模拟的难度,可作为一种快捷高效的模拟方法推广应用.     

基于可靠度理论的铁路隧道洞门极限状态设计方法

针对铁路隧道洞门结构稳定性极限状态功能函数具有非线性及其参数具有随机性的特点,提出了基于可靠度理论的铁路隧道洞门结构设计方法.通过分析铁路隧道洞门的极限状态,建立了其极限状态方程.基于可靠度理论,以时速140 km/h的单线电气化铁路隧道端墙式洞门可靠指标计算为例,根据采用同样方法对3种设计时速共16种形式、22种类别隧道洞门的可靠指标计算结果,确定各极限状态下的目标可靠指标,建立极限状态设计式,求解并优化抗力分项系数.研究结果表明:铁路隧道洞门主要有抗裂、抗压、倾覆、滑动和地基承载力不足5种极限状态;极限状态方程中基本随机变量的统计特征是铁路隧道洞门可靠度设计是否准确的关键,可靠指标的确定是洞门结构极限状态设计的核心;建立的极限状态设计方法可直接用于铁路隧道洞门结构设计.