基于有限元分析的潜艇耐压液舱结构系统可靠性计算

潜艇耐压液舱结构复杂，往往需进行有限元分析以获得结构在极限载荷作用下的应力。此时，由于失效函数缺乏显式表达，故应用一般的可靠性计算方法将遇到困难。作者采用人工神经网络代替传统的多项式函数拟合失效面，并结合方向抽样技术，提出了基于有限元的结构系统可靠性计算的新算法。由于该方法引入了结构有限元分析，且无需进行失效模式间相关性的近似分析，因而计算精度好，适用范围广泛。潜艇耐压液舱结构系统可靠性分析的算例表明，该法有效地解决了复杂工程结构的系统可靠度计算问题。     

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.     

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.     

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。     

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。     

基于改进AK-MCS法的船舶板架极限强度可靠性分析

[目的]船舶结构极限承载能力不足会导致海损事故,为此提出改进AK-MCS法,用于船舶结构极限强度可靠性研究。[方法]通过引入信息熵中的学习函数H对样本点进行二次寻优,以提高最佳样本点的质量,从而提高Kriging模型的精度和更新效率;采用K折交叉验证替代AK-MCS法的迭代停止准则,解决原本迭代停止准则过于保守的问题,以有效避免发生过学习和欠学习状态,从而以较少的样本点训练Kriging模型,实现对极限状态函数的高度拟合。使用非线性振荡器数学模型进行验证,并将改进AK-MCS法应用于船舶板架的极限强度可靠性研究。[结果]仿真结果表明,改进AK-MCS法调用有限元模型的次数比原方法减少了38%,验证了改进AK-MCS法的求解效率和精度。应用结果表明,该方法的计算精度最高,且调用有限元仿真次数比原方法减少32%,验证了改进AK-MCS法在船舶板架极限强度可靠性研究中的适用性和高效性。[结论]使用改进AK-MCS法研究船舶板架极限强度的可靠性,可评估船舶实际航行中局部结构尤其局部较危险结构的失效概率。     

船体梁与加筋板极限强度可靠性设计

本文应用结构可靠性分析方法,分别以船体梁和船体纵向加筋板极限承载能力为失效模式,对船体结构进行了安全评估和可靠性设计。应用所开发的新的改进可靠性计算方法,计算了基本物理量的不确定性对船体结构极限强度函数统计特征的影响,同时结合所开发的用于直接估算船体梁和加筋板极限强度的荛用计算方法,确定出不同船体结构的失效概率和设计目标安全指数,推导了局部安全因子,可以进行船体结构的可靠性设计与再评估。     

基于响应面-蒙特卡罗法的实体靶船极限强度分析

为了合理地评估由实船改装的实体靶船极限强度,采用响应面-蒙特卡罗法结合非线性有限元法给出了一种考虑材料机械性能和结构腐蚀等参数不确定性的极限强度分析方法。通过实船计算表明:响应面设计点的合理选取,可以有效降低计算工作量并保证响应面拟合精度;实体靶船极限承载能力的概率分布更趋近于正态分布或对数正态分布。研究成果对于实体靶船极限强度评估具有借鉴意义。     

基于船体结构总纵极限强度的可靠性分析

本文基于船体结构总纵极限强度失效模式，采用进行的一阶二次矩法和蒙特卡洛法，建立了船体结构总纵极限强度时变可靠性评估方法和评估程度。具体分析了某大型油船在全寿期内由于海水腐蚀船体结构极限强度可靠性的变化情况，系列计算结果表明，如果仅考虑海水腐蚀的影响，在某一使役期附近（本文算例结果为13－15年），船体结构因总纵极限强度不够而失效的可能性最大，因此，在使役期之前，船体 检测和维修是必要的。     

加筋板极限压缩强度的对传神经网络计算

基于大量实验结果,提出了用对传神经网络（ＣＰＮ）计算加筋板极限强度的方法。与近年 来提出的双参数拟合多项式比较,ＣＰＮ可考虑更多的设计参数,并充分利用实验数据,因此拟 合精度更高。     

复合材料船体结构可靠性分析

本文综合考虑了复合材料本身及外载的多处不确定因素，首次对复合材料船全校 强度、可靠性问题进行了较全面的研究，考虑了多种失效模式并对复合材料结构本身的各随机变量的分布规律进行了统计分析。给出了一硬壳式下班钢艇的实例计算并分析了各种参数对船体结构可靠性的影响，得到了一些很有实际应用价值的结论。     

神经网络在通信干扰效果评估中的应用研究

人工神经网络具有学习、记忆等仿生特点，可以通过对已知问题及结论进行学习，并把结果为知识记忆下来，得到内在的因果映射关系，遇到类似问题时，直接用学习到的知识进行处理，得出结论。针对通信干扰效果评估中不易得到因果关系的显式解析表达式，研究了把以前测试通信干扰效果的数据作为知识，通过BP型神经网络进行学习，拟合出干扰效果与影响因素之间的映射关系，避开求解析表达式，从而建立干扰效果评估模型，对干效果进行评估。     

A simplified method for reliability- and integrity-based design of engineering systems and its application to offshore mooring systems

This paper presents a simplified method for the reliability- and the integrity-based optimal design of engineering systems and its application to offshore mooring systems. The design of structural systems is transitioning from the conventional methods, which are based on factors of safety, to more advanced methods, which require calculation of the failure probability of the designed system for each project. Using factors of safety to account for the uncertainties in the capacity (strength) or demands can lead to systems with different reliabilities. This is because the number and arrangement of components in each system and the correlation of their responses could be different, which could affect the system reliability. The generic factors of safety that are specified at the component level do not account for such differences. Still, using factors of safety, as a measure of system safety, is preferred by many engineers because of the simplicity in their application. The aim of this paper is to provide a simplified method for design of engineering systems that directly involves the system annual failure probability as a measure of system safety, concerning system strength limit state. In this method, using results of conventional deterministic analysis, the optimality factors for an integrity-based optimal design are used instead of generic safety factors to assure the system safety. The optimality factors, which estimate the necessary change in average component capacities, are computed especially for each component and a target system annual probability of system failure using regression models that estimate the effect of short and long term extreme events on structural response. Because in practice, it is convenient to use the return period as a measure to quantify the likelihood of extreme events, the regression model in this paper is a relationship between the component demands and the annual probability density function corresponding to every return period. This method accounts for the uncertainties in the environmental loads and structural capacities, and identifies the target mean capacity of each component for maximizing its integrity and meeting the reliability requirement. In addition, because various failure modes in a structural system can lead to different consequences (including damage costs), a method is introduced to compute optimality factors for designated failure modes. By calculating the probability of system failure, this method can be used for risk-based decision-making that considers the failure costs and consequences. The proposed method can also be used on existing structures to identify the riskiest components as part of inspection and improvement planning. The proposed method is discussed and illustrated considering offshore mooring systems. However, the method is general and applicable also to other engineering systems. In the case study of this paper, the method is first used to quantify the reliability of a mooring system, then this design is revised to meet the DNV recommended annual probability of failure and for maximizing system integrity as well as for a designated failure mode in which the anchor chains are the first components to fail in the system.     

基于模糊神经网络的复杂环境下军用集装箱最优运输方案选择

在信息化战争时代,后勤保障系统也常常是敌人重点打击的对象之一。合理选择运输方案,有效防御敌人的打击,降低运输成本,对顺利完成保障任务具有重要意义。综合考虑战争对运输保障的要求和战场环境对运输效能的影响,构建了军用集装箱运输效能评价指标体系,针对战争条件下指标权重难以确定的特点,提出了一种权值获取方法,并基于模糊神经网络给出了最优运输方案的选择方法。通过将指标参数模糊处理形成特征向量作为输入,以综合评价值作为期望输出,对网络进行训练,对多个路径方案进行评价,取得了良好的效果。     

基于二次抛物线插值的船体疲劳强度评估

针对<船体结构疲劳强度指南>中使用三次拉格朗日插值法进行热点应力插值,因为插值节点数据不够平滑等因素导致插值效果不佳,甚至插值失败,提出用二次抛物线法替代三次拉格朗日法,避免插值失败.采用这一插值法在MSC patran\nastran大型通用有限元软件中对某散货船槽形舱壁的典型结构节点进行热点应力疲劳强度评估,效果令人满意.     

一种基于BP神经网络的机动目标跟踪算法

交互式多模型（IMM）算法是一种可以有效跟踪机动目标的滤波算法,针对其跟踪精度和计算量在很大程度上受制于模型选择和转移概率确定的问题,提出了一种利用BP神经网络修正子模型滤波结果的改进IMM算法。仿真实验表明,该方法可以使IMM算法的收敛速度加快,收敛精度提高,改善了跟踪性能,具有一定理论指导意义。     

Strength reliability analysis of stiffened cylindrical shells considering failure correlation

The stiffened cylindrical shell is commonly used for thepressure hull of submersibles and the legs of offshore platforms.There are various failure modes because of uncertainty with thestructural size and material properties, uncertainty of the calculationmodel and machining errors. Correlations among failure modesmust be considered with the structural reliability of stiffenedcylindrical shells. However, the traditional method cannot considerthe correlations effectively. The aim of this study is to present amethod of reliability analysis for stiffened cylindrical shells whichconsiders the correlations among failure modes. Firstly, the jointfailure probability calculation formula of two related failure modesis derived through use of the 2D joint probability density function.Secondly, the full probability formula of the tandem structuralsystem is given with consideration to the correlations among failuremodes. At last, the accuracy of the system reliability calculation isverified through use of the Monte Carlo simulation. Result of theanalysis shows the failure probability of stiffened cylindrical shellscan be gained through adding the failure probability of each mode.     

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。