基于多重响应面法的空间变异土坡系统可靠度分析

空间变异土坡可靠度问题应该视为系统可靠度问题,多重响应面法为高效、准确地对其进行求解提供了一条有效途径。针对单一滑面确定了合理的空间变异土坡安全系数的响应面形式,并探讨了可靠度分析精度和随机场离散精度间的近似线性关系。建立基于大量潜在滑面的多重响应面,计算系统失效概率,并识别其中的代表性滑面。通过两个土坡算例验证所提方法的有效性。结果表明:随着空间变异性的增强,土坡可靠度的系统性增强,单一滑面的失效概率将显著低估土坡整体失效概率;通过控制随机场离散精度,可以事先保证一定的可靠度分析精度,从而有效地避免离散出过多并不重要的随机变量;合理地选择多重响应面形式有利于进一步提高计算效率和计算精度;多重响应面法可以同时分析所有潜在滑面的失效概率以及系统失效概率,并识别出代表性滑面,为边坡防治提供参考。

航空发动机叶片多重响应面法可靠性分析

为了更好的研究航空发动机涡轮叶片在发生短时间局部过烧时的可靠性,在考虑共因失效(由局部高温引起的叶片多种失效)的基础上,应用多重响应面法对叶片进行可靠性分析.对叶片叶根、叶身、叶尖发生局部过烧时进行确定性静力学分析和瞬态热分析,得出叶尖发生局部高温时对叶片影响最大,应用拉丁超立方实验方法,建立叶片的整体变形、径向变形、应力、温度四重响应面模型并结合蒙特卡罗方法对叶片四重响应面模型进行联动抽样,从而得到叶片的可靠性.分析结果显示:当叶片的许用整体变形量[δ]=0.83 mm,许用径向变形量[δ1]=0.81 mm,许用应力[σ]=1 045 MPa,最高温度[T]=1 445℃时,可靠性概率为0.999 1,计算时间为0.403 0 s.

基于响应面法的激光烧结成型工艺参数优化

为提升烧结成型质量,使工艺参数设定更具有定量表征,提出了基于响应面法的激光烧结成型工艺参数优化方法。设计激光烧结材料尺寸精准度为优化指标,根据响应面模型架构和评估系数分析各类因素单独作用与交互作用对材料尺寸误差率的影响程度,该程度通过等高线形状进行判定,以判定结果创建响应面法的工艺参数二次回归拟合表达式,使参数可靠性得到保证,实现激光烧结成型工艺参数的优化。结果表明,本文方法能够获得相应材料的对应参数影响值与最优工艺参数,使成型产品具有较好的精准性与更高的质量。

基于改进均匀设计响应面的桥梁地震易损性分析

为研究传统均匀设计响应面法中设计变量多重相关性现象和变量相关性条件对地震易损性分析的影响,引入Nataf变换,结合基于样条变换的均匀设计响应面法,提出了一种基于改进均匀设计响应面的桥梁地震易损性分析方法。以一座多跨连续梁桥为例,基于Open Sees建立其动力有限元模型并进行非线性时程分析,考虑了墩柱、板式橡胶支座、铅芯橡胶支座和桥台四类构件的地震损伤,分别在考虑变量相关性前后、采用传统及改进均匀设计响应面法对算例桥梁地震易损性分析进行了比较。研究结果表明,考虑变量相关性后,改进均匀设计响应面法建立的响应面模型能更好地拟合结构功能极限状态函数;桥梁构件及系统在不同损伤状态下的损伤超越概率均有一定程度的降低;忽略变量相关性的影响、采用传统均匀设计响应面法均可能会高估桥梁结构在地震作用下的易损程度。

汽车零部件物流越库配送系统的多重响应优化

提出了一种离散动态系统仿真和响应面元模型相结合的优化方法,对汽车零部件物流越库中心内部设计的多重绩效(零部件吞吐量与平均运作时间)进行优化。在越库中心实际运作的基础上,借助Arena模拟越库的内部运作流程,选取一部分重要内部构件作为系统绩效的设计变量,根据仿真实验的结果拟合出吞吐量和运作时间的响应面元模型,识别出越库中心设计的关键因子,并找出3种目标下最大化绩效的因子组合。优化结果表明,优化后的越库能大大改进系统绩效,所采用的方法可用于零部件的越库实践。

基于新型随机响应面法的改进基坑支护体系可靠度分析

现有基坑支护体系多采用四面支护结构,存在出渣、运料慢,效率低下等问题。依托跨柳南客专转体桥主墩承台基坑工程,提出三面灌注桩支护、单面放坡开挖的改进基坑支护体系。采用有限元法分别对长度为12 m和15 m的灌注桩进行模拟及变形分析,并针对现有设计方法未考虑参数不确定性的问题,构建基坑稳定性分析随机响应面模型,结合Cox-Lasso回归方法,得到回归系数和回归函数,可有效处理具有多重共线性数据。采用随机响应面法对基坑支护体系进行可靠度分析。结果表明:采用12 m桩长满足结构要求且更为经济;多重共线性对基坑失效概率具有重要影响,忽略共线性可能导致结果保守问题。

基于梁拱组合桥静动载试验的多重响应模型修正

为了使建立的梁拱组合桥初始有限元模型更好地满足实际工程需要,对模型进行修正。选取桥梁结构主要材料参数作为模型待修正变量,以静载和动载试验的误差构建目标函数作为试验设计的响应。通过Plackett-Burman试验设计筛选出影响最显著参数,通过Box-Behnken试验设计建立二阶响应面模型,确定响应的取值范围后再使用满意度函数法优化多重模型响应。以满意度函数取得最大值时各材料参数值作为修正后的参数取值,代入初始模型中,完成对模型的修正。将修正后的有限元模型进行瞬态分析得到的响应曲线与现场动载试验的跑车动挠度曲线进行对比,结果表明修正后的模型计算曲线与现场实测曲线吻合程度较好,比初始有限元模型误差有所减少,验证了模型修正方法的有效性,可利用该修正后模型作为基准有限元模型进行后续的桥梁健康监测、损伤识别等研究。

偏最小二乘回归在响应面法可靠度分析中的应用

针对目前多维变量可靠度问题中广泛应用的均匀设计响应面法,分析了采用最小二乘法拟合样本数据回归模型时存在的局限性,并在已有方法的基础上提出了一种改进的方法。该方法将均匀设计与偏最小二乘回归技术相结合来回归响应面模型,从而计算结构的失效概率,有效的解决了变量间多重相关性及小样本条件下建立回归模型的问题。通过算例验证了该方法的适用性,尤其对于高维变量的可靠度问题,与最小二乘拟合响应面相比,计算结果更加精确。

考虑参数空间变异性多层土坡系统可靠度分析

多层土坡在岩土工程实际中十分常见,不仅土体参数存在一定的空间变异性,而且土体框架呈现明显的层状分布特征,然而目前对考虑土体参数空间变异性的多层土坡稳定可靠度研究的远远不够。提出了基于多重响应面边坡系统可靠度分析的蒙特卡洛模拟(MCS)方法,给出了计算流程图,系统地研究了考虑土体参数空间变异性的多层土坡系统可靠度问题。结果表明,提出方法能够有效地分析考虑参数空间变异性低失效概率水平的多层土坡系统可靠度问题,并且具有较高的参数敏感性分析计算效率。

基于代表性滑面的空间变异土坡系统风险评估

为了制定合理的边坡防治措施,需要针对边坡破坏进行定量的风险评估.采用多重响应面法构建边坡系统的代理模型,基于代表性滑面进行空间变异土坡系统风险评估.并通过一个考虑土体参数空间变异性的多层土坡算例系统地研究了代表性滑面的选取对复杂边坡系统风险评估的影响.结果表明:在考虑空间变异性的情况下,边坡系统性大大增强,需要更多有效的代表性滑面才能较好代表整个边坡系统.从代表边坡系统失效概率的角度识别的代表性滑面在一定程度上可以代表边坡系统失效风险.即使对于考虑空间变异性、具有很强系统性的复杂边坡系统,基于代表性滑面进行边坡系统风险评估的方法仍是一条可行的途径.

考虑参数旋转各向异性空间变异性的边坡大变形概率分析

为揭示土体参数旋转各向异性空间变异性对边坡大变形特征的影响规律,将土体不排水抗剪强度参数模拟为旋转各向异性随机场,提出采用多重响应面法对随机场样本进行边坡稳定性安全系数高效求解和升序排列,进而使用随机物质点法按序模拟随机场样本的边坡大变形过程.以一饱和不排水粘土边坡为例,研究了旋转各向异性随机场的旋转角度β和弱主方向自相关长度θ2对边坡大变形特征和破坏模式的影响.结果表明:提出的基于多重响应面的随机物质点方法可以高效开展边坡大变形概率分析;β和θ2对边坡大变形特征和破坏模式均有显著影响;边坡大变形破坏的影响距离、滑动距离和滑动体积的平均值与标准差均随θ2的增加而增加;边坡大变形过程中可能产生4种破坏模式,其中深层滑动和渐进式滑动为该边坡模型的主要概率失稳模式.因此,提出的方法为边坡大变形概率分析提供了一条有效途径,考虑参数旋转各向异性空间变异性的边坡大变形概率分析对准确评估边坡失稳风险具有一定的理论参考意义.