大跨度斜拉桥基于二次响应面法的动力可靠度分析

结合三种方法,构造了一种二次响应面法,通过拟合的多项式函数来近似替代表示结构随机输入与输出变量之间作用关系的功能函数,按照结构的破坏准则及其极限状态方程,计算结构随机问题可靠度的组合响应面法。通过对大跨度苏通桥斜拉桥结构可靠性分析的研究得出,苏通大桥考虑承台固结在随机地震荷载作用下,结构有足够的安全度。同时,不同墩位的可靠度指标是不同的。通过分析发现苏通大桥各截面可靠指标相差不大,说明设计非常合理,两种计算动力可靠指标的方法不尽相同但计算结果比较接近,最大差值为5%左右。

基于二次多项式序列响应面法的尾矿坝稳定性可靠度分析

在详细工勘的基础上,为了得到庙冲尾矿坝坝体稳定性的可靠度,根据摩尔库仑准则,采用有限元分析软件计算出坝体的浸润线高度,在此条件下,考虑到岩体力学参数内摩擦角、密度和粘聚力的随机性,利用毕肖普法计算出坝体在各组力学参数下的坝体安全系数,并采用二次多项式序列响应面法计算坝体的稳定性可靠度,结果证明:采用二次多项式序列响应面法能够准确计算出坝体稳定性的可靠度,庙冲尾矿库稳定性可靠度为β=2.04,失效概率P_f=0.02,即在岩体力学参数变动范围内坝体不会破坏。

基于响应面法的地震仪调整平台结构优化

为便于实现地震仪调整平台的无人化安装及其水平度的调节,课题组采用响应面法对调整平台进行结构轻量化的设计。在对地震仪调整平台进行静力学分析以及结构参数化基础上,借助参数敏感度分析获得影响其质量、最大等效应力和最大位移形变的关键参数;利用二次多项式响应面法对调整平台进行相关响应面拟合;并采用MOGA遗传算法全局寻优;对优化前后的调整平台各指标进行对比分析。结果表明:优化后最大等效应力降低41%、薄弱方向的最大位移形变下降5.6%,同时质量降低了12.8%。该响应面优化设计不仅达到轻量化的效果,又提升了装置刚度和强度。

基于杂交粒子群响应面的边坡稳定可靠性算法

针对可靠度指标β数学优化模型的理论不足,以及常规数学优化方法易陷入于局部最优解的问题,提出了基于杂交粒子群响应面的边坡可靠性算法。新方法以β的几何意义为基础,在对正值物理量、非正态、非独立随机变量预处理的基础上,补齐了附加约束条件,完整地给出了可靠性求解的数学优化模型,并澄清了β的正负取值问题。采用二次响应面法构造极限状态方程,并基于杂交粒子群算法搜索β的全局最优解。3个代表性案例结果证明:完善后的可靠性数学优化模型理论正确,对从数学优化角度求解可靠性问题进行了有效补充;基于杂交粒子群响应面的可靠性算法具有较好的全局搜索能力和较高的精度,与蒙特卡洛法的计算结果接近,但迭代次数明显减少,计算效率更高。

基于有限元强度折减法的降雨入渗基岩型边坡可靠度分析

边坡土体在自然状态下呈现出不确定性,内摩擦角和黏聚力表现为一定的变异性。为探究降雨入渗条件下边坡的稳定性和失效概率,结合强度折减法和二次响应面分析方法,建立了考虑内摩擦角和黏聚力变异性的概率分析模型。针对四川省阿坝州松潘县一基岩型层状边坡,探讨了内摩擦角和黏聚力的相关系数、变异系数以及降雨强度对该边坡失效概率的影响。结果表明:该边坡在天然条件下为中等危险状态;边坡失效概率与降雨持时及强度呈现正相关关系;当边坡失效概率小于50%时,变异系数越大,失效概率越大;当边坡失效概率大于50%时,变异系数越小,失效概率越大;黏聚力的变异性对边坡失效概率的影响小于内摩擦角的变异性。

基于有限单元法拱坝结构可靠度分析

将混凝土拱坝的材料参数和主要荷指标分布作为随机变量,通过对拱坝坝肩处的结构可靠度指标的分析,做了主要材料参数及荷载的变异性的敏感性分析,得到较理想的结果。

大粒车前子多糖提取工艺优化及其理化性质测定

采用水提、醇沉法从大粒车前子中提取得到多糖提取物,然后经Sevag法脱蛋白、SephacrylTM S-400HR葡聚糖凝胶柱层析分离纯化,得到PLCP-1、PLCP-2和PLCP-3三个组分。应用高效凝胶渗透色谱法等方法测定PLCP-2组分纯度及其理化性质;进一步采用单因素试验结合二次响应面法对车前子多糖提取工艺进行优化。结果表明:PLCP-2为均一多糖(PLP),测得其相对分子质量为1849268、糖含量87.3%、蛋白含量1.2%、糖醛酸含量14.7%;通过岭脊分析获得最佳提取工艺条件,结合实际操作将最佳条件修正为提取温度99℃、料液比1:30(g/mL)、提取时间5.45h,实际测得多糖得率为13.79%,与理论预测值比较接近。该工艺经济、简约、可行性强。

飞机翼梁结构强度可靠性灵敏度分析

将翼梁结构中的所有结构尺寸、载荷大小、材料参数都当作结构设计时确定的具体值,对飞机翼梁结构进行强度分析,由强度分析可知,翼梁上的应力分布以及最大应力位置,可校核翼梁结构是否满足强度设计要求;考虑翼梁上下缘条、腹板1～5、翼肋1～5等厚度尺寸,由于加工、设计公差等造成实际翼梁结构尺寸的分散性,将这12个厚度参数作为正态分布的基本变量,对翼梁结构强度进行可靠性分析,并对基本变量分布参数的灵敏度进行分析;采用不含交叉项的二次响应面法对翼梁结构的强度可靠度进行分析,得到基本变量均为正态分布时翼梁结构强度的可靠度;并对基本变量参数影响结构可靠度的灵敏度进行分析,发现影响翼梁可靠度的主要因素是:腹板1、腹板5和下缘条的厚度分布参数。

基于全寿命裂纹扩展模型的钛合金球壳疲劳可靠性分析

针对钛合金材料短裂纹扩展寿命较长的特点,基于Brown-Hobson模型的疲劳全寿命计算模型,给出了钛合金球壳疲劳寿命估算的解决方案.根据不含交叉项的二次响应面法对全寿命模型进行可靠性分析,得出不同参数对其可靠度指标的影响,并将此方法应用于我国正在研制中的4.5km级载人深潜器的疲劳分析中.根据载荷-循环次数历程对其进行确定性裂纹扩展分析,在此基础上分析了不同参数对结构可靠性的影响.

考虑稳态温度场的涡轮叶盘振动特性概率分析

为了研究稳态温度场及离心载荷的随机变化对涡轮叶盘振动特性的影响,利用有限元方法对稳态温度场作用下的涡轮叶盘结构振动特性进行确定性分析。在此基础上,采用含交叉项的二次响应面方法对叶盘结构振动特性进行概率分析,得到稳态温度场下叶盘结构振动特性的概率分布特征,并给出温度场及离心载荷等随机变量对叶盘结构随机性振动的模态频率的影响规律。最后,根据共振考核状态及坎贝尔图,结合转速与频率的相关性提出叶盘随机性振动避共振方法,并在几个典型工况下对叶盘结构随机性振动进行了避共振分析。结果表明,随机参数3%的变化能够导致叶盘共振转速区拓宽50%以上,并造成多个共振转速区重叠现象。

基于ANSYS的拱坝动力及可靠度分析

为研究拱坝在地震荷载作用下可靠度指标的变化规律,基于ANSYS对某一拱坝实例进行模态分析和抗震动力分析后,使用二次响应面法计算拱坝在地震荷载作用下第90个计算步的各点可靠度指标,分析得到在地震荷载作用下坝肩处作为抗拉薄弱部分更应重视,拱坝上游坝面中部的可靠度指标变化规律复杂而非单纯降低。为拱坝动力设计及加固措施提供了理论支持。

考虑随机参数影响的机翼力学性能数值模拟

由于加工制造等过程中具有不确定性,导致机翼结构的尺寸、材料等参数具有随机性、分散性。本文采集了设计参数随机样本点,计算了每个样本点的相应结果,利用二次插值多项式构造,通过可靠性灵敏度分析可知弦长、翼展、弦厚比为机翼重要参数。通过力学性能数值模拟,表明了可靠性设计结果的优越性。最后通过计算算例得出,考虑参数随机性的影响获得的应力提高了5.72%,应变提高25.17%,形变降低4.05%,验证了本方法的有效性和可行性,为机翼的结构设计提供了一种科学可行的计算方法。

基于皮卡车转向系统NVH性能仿真与优化设计

皮卡车转向系统NVH主要性能目标是满足模态性能、VTF目标值以及刚度3个方面的要求。首先建立转向系统相关的结构有限元模型,利用Nastran结构有限元软件进行转向系统的约束模态仿真分析,计算基于TB系统的车身结构振动灵敏度以及计算转向系统的弯曲刚度,计算的总结果未达到转向系统NVH设计目标要求;然后利用I-sight多学科优化平台构建基于响应面法的转向系统多学科优化模型,实现优化设计;将优化后的模型进行VTF分析验证。最后成功使得皮卡车转向系统的NVH性能达到标杆设计阶段制定的目标要求。