基于Kriging模型的汽车前部结构的耐撞性优化

以汽车前部结构丰要板件的厚度为变量,采用拉丁超立方试验设计生成100个汽车正面碰撞有限元仿真模型的样本数据并进行计算,对计算结果应用Kriging模拟法构建了前部结构的质量、B柱加速度最大值和最大吸能的近似模型.以B柱加速度最大值为目标,以前部结构的质量、各板件厚度和最大吸能为约束,利用模拟退火算法进行全局优化,最终得到一组前部板件厚度的最优组合,使B柱加速度最人值达到最小.Kriging 模型的计算精度和效率满足耐撞性上程设计的要求.     

劣化可靠度下的隧道衬砌结构预防性养护决策

现阶段中国隧道工程已经由建设阶段转向了建养并重阶段,科学养护已成为一个重要课题.为了提出科学合理的隧道衬砌结构养护策略,首先通过病害统计,考虑隧道特点与功能要求构建三层次的隧道系统失效模式;针对底层的4种失效模式(隧道极限承载、收敛变形、开裂、渗水),建立判断其失效与否的极限状态方程;采用理论近似方法,实现劣化可靠度的...     

基于碰撞安全性的铝合金吸能盒轻量优化

本文中以一种匹配碳纤维复合材料保险杠防撞梁的吸能盒为研究对象,通过试验设计优化,获得吸能盒最佳锥角和溃缩孔的直径及其排列;然后采用拉丁超立方抽样和基于Kriging代理模型加点策略的多目标粒子群优化算法对吸能盒厚度进行多目标优化.优化后不仅吸能盒吸能量大幅提升,且吸能盒质量明显下降.刚性壁100％重叠率正面碰撞和25％...     

基于可靠度的隧道管片强度与厚度设计

隧道围岩属性的内在随机性和空间变异性导致围岩传递到管片上的荷载具有很大的不确定性.为解决传统隧道管片设计方法偏于主观或过于保守的问题,依托北京地铁14号线菜户营—西铁营区间盾构隧道工程,在充分利用已有地质勘探资料建立围岩参数随机场的基础上,提出了围岩随机属性映射过程和管片失效概率计算流程.此外,利用基于MCS随机有限差...     

基于蒙特卡罗法的公路隧道初期支护可靠度分析

在分析公路隧道初期支护可靠性方面,蒙特卡罗法具有较高的精度。通常工程结构破坏概率较小,这就要求采用蒙特卡罗方法时必须要有足够大的抽样模拟总数才能给出正确的估计,而利用方差减缩技术中的对偶抽样技巧可以迅速降低抽样模拟次数。本文基于蒙特卡罗法利用ANSYS的APDL语言编制公路隧道初期支护可靠度程序,并应用于工程实例。     

基于LHS-MC法的土石坝坝坡失稳风险分析

利用拉丁超立方抽样–蒙特卡罗((Latin hypercube sampling-Monte Carlo,LHS-MC)方法评估了土石坝坝坡失稳风险。MC是目前坝坡失稳风险分析中一种相对精确的方法,使用广泛。但是该法计算量大,收敛速度慢,尤其是对小失效概率问题。建议采用LHS代替MC的随机抽样。在极限平衡法的基础上,应用LHS抽样结合MC模拟,考虑坝坡土体参数的不确定性和水位的随机性进行坝坡失稳风险分析。以坝坡失稳风险问题为例说明了LHS-MC的有效性。结果表明:LHS-MC可有效地提高运算效率,运算次数较传统的MC法减少25%左右。具体的计算减少量取决于应用LHS的细节及坝坡滑移面的形状。     

基于神经网络算法的大跨径斜拉桥随机地震效应主梁动力可靠度研究

为解决大跨径斜拉桥在随机地震作用下动力可靠度计算费时费力的问题,基于首次超越准则,构建了考虑地震随机性和结构本身参数随机性的双重随机功能函数,提出了使用神经网络算法获取结构内力响应均方根并使用线性规划优化方法求解最小可靠度的方法,并以某大跨径斜拉桥为算例进行了算法验证.计算结果表明:相比于传统的响应面法,基于神经网络算...     

基于因素敏感性的边坡稳定可靠度分析

为了评估因素敏感性对边坡稳定可靠度的影响,针对岩石边坡中最为常见的平面剪切型边坡,在定值法计算边坡稳定安全系数的基础上,用单因素分析法、极差分析法和方差分析法对边坡几何、计算物理力学参数的敏感性进行了对比分析,然后采用Rosenblueth法对不同随机变量的组合进行了边坡稳定可靠度分析。研究结果表明:单因素分析、极差分析和方差分析得到了一致的参数敏感度排序,方差分析结果离散程度最大、分析效果最优;在假定参数变异性相同条件下,当随机变量取敏感性较大的因素时,可靠度分析的破坏概率也较大;对于敏感性较大的因素,不管是强度参数或者几何参数,若存在一定的变异性,在可靠度分析中都不应忽视,否则将对结果产生重大影响;在边坡可靠度分析前先确定各个稳定影响因素的敏感性排序,再根据实际参数的变异性选取随机变量,分析结果往往更加合理。     

双层盾构隧道内部荷载模式对衬砌力学性能影响分析

针对双层结构内部荷载对管片结构的响应方式和设计上如何考虑的问题,将常见的内部荷载模式分为立柱-板、立柱-梁及连续墙-板等3种,并借助梁弹簧模型研究不同工况下3种荷载模式的响应规律。结果表明,立柱-板与立柱-梁荷载模式会导致在衬砌的对应位置出现局部应力集中,采用连续墙-板荷载模式会使内部荷载对结构影响相对较小,并能避免应力集中现象;衬砌厚度增加可以减小内荷载对衬砌整体受力影响,但也可能导致隧道张开量超出限值,影响防渗性能;衬砌外径较大或浅覆土工况下会加大内荷载影响,对衬砌受力造成不利影响。     

斜拉桥结构可靠度分析的混沌混合算法

根据可靠度指标的几何意义,联合应用混沌算法和BFGS算法,提出了基于混沌混合算法的可靠度分析方法.该方法将可靠度求解问题转化为最优化问题,利用混沌混合算法的全局收敛性实现可靠度问题的求解.利用数值算例和实际斜拉桥结构的可靠度分析对该方法的有效性进行了验证.在此基础上,对苏通长江大桥钢箱梁的可靠度进行了研究,探讨了随机变量的不定性和钢箱梁的不同组成部分对可靠度的影响.结果表明:所提出的方法为结构可靠度分析和钢箱梁的优化设计提供了新的思路和方法,能够有效弥补传统可靠度分析方法的不足,具有更高的精度.     

钱江隧道火灾疏散可靠性分析

为评估钱江隧道火灾疏散的可靠性,从而为钱江隧道逃生通道设置方案决策提供参考依据,基于改进的公路隧道需用安全疏散时间RSET计算法,采用Monte Carlo随机数值试验方法,针对钱江隧道的特点,对3种不同的逃生通道方案进行公路隧道火灾人群疏散随机性仿真模拟,从而可计算不同疏散逃生方案、不同人群疏散荷载下疏散的失效概率.通过对计算结果分析可得:不考虑隧道各项火灾控制与疏散的有利因素,可用安全疏散时间取规范值时,横通道疏散可靠性相对最高,纵横结合逃生方案次之.     

强度折减法分析隧道整体稳定性

为了判断武广客运专线浏阳河隧道DIIK1563+340～DIIK1563+410地段上台阶开挖时围岩的横向稳定性,应用强度折减法原理和有限元仿真软件建立每个强度折减系数下的仿真模型,研究拱顶沉降、地表沉降、主应力和塑性区与强度折减系数的关系,并分析隧道失稳形态.结果显示隧道的稳定安全系数为2.3,破坏首先发生在隧道两侧...     

基于加速遗传算法的震区边坡稳定性可靠度分析

针对传统极限平衡理论的传统边坡安全度评价方法——中值安全系数法难以体现边坡工程的不确定性,本文基于随机概率分析的边坡稳定可靠度分析方法,充分考虑岩土体参数的均值及其变异性,采用的加速遗传算法计算边坡可靠度指标,并同时搜索最危险滑动面的算法,避免了遗传算法的嵌套,减少了计算量,从而极大的提高运算效率。结合湖南省对口支援四川理县灾后重建项目——理县至小金公路（理县段）k4＋040路堑边坡开展可靠度分析,计算结果表明,该边坡在普通工况条件下边坡安全系数为1.305,满足规范要求,其可靠度指标Pf=10.21%,稳定性较好;但对于该地可能出现的强震及降雨（工况3）,边坡安全系数分别为1.060,边坡基本处于极限平衡状态其可靠度指标Pf=5.87%,稳定性较差,在此基础上提出的加固优化方案,为今后类似工程提供参考。     

金华山软岩铁路隧道湿喷纤维混凝土支护结构可靠度分析

以赣州—龙岩铁路金华山软岩隧道湿喷纤维混凝土支护结构为研究对象［1,2］,由于湿喷纤维混凝土支护结构物理、力学参数和喷层厚度的离散性及混凝土强度破坏准则难以用支护材料参数显式表达,对该类隧道支护结构进行可靠度分析十分困难。采用响应面法计算湿喷纤维混凝土支护结构的可靠度方法,并给出了计算流程;其中围岩-支护结构的确定性分析采用非线性有限元法,可靠度分析采用二次响应面法。分析结果表明:金华山隧道湿喷纤维混凝土支护结构可靠度指标高,处于安全状态。     

基于温度效应的隧道二次衬砌混凝土结构力学状态分析

为了研究寒冷地区隧道二次衬砌混凝土结构在环境温度变化情况下的力学状态,基于振弦式混凝土应变计的测试原理,提出温差引起的误差修正公式,并采用数值模拟的方法,对隧道二次衬砌混凝土的温度应力进行了分析。结合陕西省吴堡至子洲段高速公路刘家坪3号隧道现场二次衬砌混凝土应变监测数据,研究了1年内环境温度变化情况下隧道二次衬砌混凝土的结构受力。结果表明:在温度的影响下,混凝土内部在冬季产生了比较大的拉应力,混凝土内侧拱顶产生压应力,其余部位内侧产生拉应力;混凝土外侧拱顶和边墙部位产生了比较大的拉应力,最大值出现在拱顶部位;混凝土的内外侧应力最大值为1.01 MPa,接近C25混凝土的设计抗拉强度1.33 MPa。     

基于Monte-Carlo模拟的公路黄土高边坡可靠性研究

本文分析了Monte-Carlo模拟法的基本原理,建立了基于简化Bishop圆弧法的极限状态方程;以陕西公路某黄土路堑高边坡为例,分析了模拟次数、计算模型以及土性参数的变异系数对可靠指标的不同影响,从而为公路黄土路堑高边坡可靠性分析提供了参考依据。     

波纹钢板套衬解决隧道衬砌掉落病害的效果分析

为解决衬砌起层剥落病害问题,提出使用波纹钢板套衬的衬砌加固方法,即使用化学锚栓将波纹钢板与衬砌混凝土连接,并在中间添加填充材料。考虑衬砌混凝土掉落时波纹钢板单独作用,波纹钢板与化学锚栓共同作用,波纹钢板、化学锚栓和填充层共同作用3种不同工况,针对3种工况建立相应的有限元数值分析模型,并对加固效果进行计算和分析。计算结果表明： 波纹钢板单独作用时结构处于最不利情况,此时波纹钢板顶部挠度为110.2 mm,应力为136.8 MPa,满足变形和受力要求; 当考虑化学锚栓和填充层的作用时,结构响应最小。     

渗流作用下海底隧道开挖面围岩稳定性分析

针对暗挖海底隧道开挖面围岩稳定性问题,总结极限分析上限法、楔形体模型、二维对数螺旋线模型以及条分法模型4种理论解析模型,并考虑了海底隧道开挖面滑移体上部地层压力等因素,对理论解析公式进行了修正;同时结合一工程实例,将数值模拟方法与解析模型进行了对比分析.结果表明:与数值模拟结果相比,4种理论解析模型在求解极限支护力时都偏于安全和保守,其中,极限分析上限法精确度最高,其次是楔形体模型,再次是二维对数螺旋线模型和条分法模型.