基于盲数理论的边坡非概率可靠度分析

针对单一非概率可靠性指标提供信息有限,未涉及边坡滑动面分布等问题,提出一种基于盲数理论的边坡非概率可靠度分析方法。视岩土参数为盲数,将样本数据按升序排列并划分子区间,对不同参数的子区间进行组合,构建对应的椭球模型,求解非概率可靠性指标和盲数可信度,并搜索临界滑动面;统计非概率可靠性指标小于1的盲数可信度作为边坡的失效可能性。算例及实例分析验证了该方法的可行性,结果表明:参数子区间的划分对计算结果有一定影响,建议划分10个子区间;和基于盲数理论的可靠度方法相比,该方法与蒙特卡罗法的计算结果更为接近。该方法可提供边坡非概率可靠性指标和各滑动面随盲数可信度的分布情况,适合在实际工程中应用。

小样本条件下基于Bootstrap方法的边坡非概率可靠度分析

针对小样本条件下边坡可靠度分析所面临的岩土参数统计特征不确定性问题,提出一种基于Bootstrap抽样的边坡非概率可靠度分析方法。依据有限的岩土参数样本数据,无需假设具体的概率分布形式,利用Bootstrap方法生成大样本,并确定用于非概率可靠度分析的参数取值区间,再基于区间数学理论和极限平衡法计算边坡功能函数的值域,最后根据非概率可靠性理论分析边坡的稳定性。研究表明:该方法在小样本条件下具有可行性;采用Bootstrap方法对岩土参数进行抽样时,建议取生成样本的第2.5—97.5或第5—95百分位数作为参数的取值区间;不同Bootstrap方法得到的边坡非概率可靠度之间的差异受边坡容许安全系数的影响;当样本容量达到一定数值时,边坡的非概率可靠度趋于稳定。

斜拉桥结构损伤识别的概率可靠度法

基于静力响应测试数据,结合正则化技术和假设检验,提出了测试数据不完整且存在观测噪声条件下斜拉桥结构损伤识别的概率可靠度法。采用正则化技术降低斜拉桥结构损伤识别问题的不适定性和求解困难,综合利用参数估计和数据摄动技术获得结构参数的统计特征,在此基础上根据假设检验识别损伤位置和损伤程度。以一斜拉桥结构的损伤识别仿真分析验证了方法的正确性和有效性。研究表明,所提出的方法能够在测试数据存在观测噪声的情况下准确识别损伤。

水工钢闸门结构正常使用极限状态的模糊概率可靠度分析

基于可靠度原理 ,建立了钢闸门结构模糊刚度可靠度分析的极限状态方程 ,分析了荷载和抗力的统计参数 .在不同荷载组合的情况下 ,对水工钢闸门的模糊刚度可靠指标进行了计算 .计算结果表明 。

结构概率与非概率可靠度指标对应关系研究

针对目前在[-1,1]区间内,由非概率可靠度理论无法判断结构的安全与失效的问题,基于3σ截断法则,建立概率可靠度指标与非概率可靠度指标之间的对应关系。由《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB-50068-2001)规定的结构可靠性指标计算临界非概率可靠性指标,提出了非概率可靠度指标处于[-1,1]区间内的一种由临界非概率可靠度指标确定结构可靠性的方法,并结合算例验证了该方法的有效性。研究结果表明:利用概率可靠度指标与非概率可靠度指标间的对应转换关系,由临界非概率可靠度指标可有效处理非概率可靠性指标处于[-1,1]区间内的结构可靠性问题,以更方便地评价结构的安全度。

考虑流固耦合的拱坝抗滑稳定非概率可靠度分析

拱坝抗滑稳定可靠度分析是大坝安全评价的关键组成部分,其结果直接关系到大坝正常运行与安全,具有重要研究意义.已有的研究多采用概率可靠度方法进行分析,然而实际拱坝工程统计信息较少,难以获得各参数变量的精确概率分布;另外,目前缺乏考虑坝基岩体流固耦合作用的拱坝抗滑稳定可靠度研究.针对上述问题,基于凸模型理论,提出了考虑流固耦合作用下的拱坝三维抗滑稳定非概率可靠度分析方法,并通过建立拱坝三维工程地质统一模型,分别采用超载法与强度折减法,对流固耦合作用下拱坝抗滑稳定非概率可靠度进行探究.实际工程应用表明:本研究能够在缺乏足够统计信息的情况下对拱坝抗滑稳定可靠度进行分析,同时,未考虑流固耦合作用将高估拱坝的抗滑稳定可靠度,对工程安全不利.

区间干涉下衬砌结构系统非概率可靠度研究

研究目的:衬砌结构进行非概率可靠性分析时,非概率可靠度指标0<η<1,结构发生应力-强度区间干涉。同时衬砌结构系统可靠度分析时,系统各单元失效概率多采用基于概率理论和模糊理论的传统方法。基于此,本文提出应力-强度非概率区间干涉模型,以失效域面积与不确定变量构成的总面积之比表征衬砌结构非概率失效度,并结合"概率网络估算法"将其运用在隧道结构系统非概率可靠度分析中。研究结论:(1)成功解决了区间干涉情况下衬砌结构非概率失效度的求解问题,并且证明了非概率失效度与概率理论所得失效度具有相容性;(2)可以运用衬砌结构区间干涉模型对隧道结构系统中各衬砌单元进行非概率可靠度计算分析;(3)该研究成果为隧道结构系统可靠度分析提供了一种新的可行方法,同时使实际工程中非概率可靠度分析中的区间干涉问题得到解决。

基于概率可靠度的槽式太阳能电站优化设计

基于概率可靠度对槽式太阳能电站系统配置进行了优化设计。首先,通过SAM软件对建设50 MW槽式太阳能电站进行了模拟,并考虑不确定性因素带来的随机性,结合神经网络-蒙特卡罗法,建立了槽式太阳能电站基于其太阳倍数、蓄热系统蓄热时长以及集热槽行间距3个设计参数的不确定性模型。其次,建立了可靠度计算模型,选取平准化度电成本(levelized cost of energy,LCOE)、容量因子(capacity factor,CF)和总发电效率作为性能评价指标,以各性能评价指标的可靠性指标最优为优化目标,进行了可靠性计算与分析。最后,将不确定性模型下得出的各设计参数的最优配置与确定性模型下的优化结果进行了对比。由于考虑了不确定性因素的影响,不确定性模型下的计算结果更接近实际情况。

带裂缝钢梁非概率可靠度评估

引入非概率区间评估方法评价带裂缝钢梁的安全性,包含了三个要素:建立区间缺陷评估曲线,定义评估矩形图,求出非概率可靠度,基于区间理论,把裂缝大小、材料性能、荷载分别定义为不确定参数。最后通过数值模拟计算带裂缝钢梁的不确定参数区间,采用非概率可靠度缺陷评估方法对其进行安全性评估,评估结果与可靠度方法进行对比分析,验证了该方法的准确性。

基于二次正交试验的隧道非概率可靠度方法研究

根据二次回归正交试验设计,研究隧道工程非概率可靠度问题。首先,构建了显式二次响应面功能函数,并对回归待定系数进行显著性检验,判断各不确定变量对响应面函数的影响程度。其次,将二次响应面函数与非概率可靠度分析方法相结合,把可靠度指标的解答转化为基于功能函数梯度信息的最优化问题求解。通过编写基于Rosen梯度投影法的MATLAB程序,获得响应面函数的极值区间,进而求得非概率可靠度指标。最后,应用该方法分析了某隧道工程拱顶围岩稳定可靠度,与概率可靠度结果对比,结果表明基于响应面法的非概率可靠度方法的可行性。

基于非概率可靠度理论的路基边坡稳定性评估

基于已有研究成果,提出了一种基于非概率可靠度理论的路基边坡稳定性评估方法。该方法在已知给定的随机变量统计参数的前提下,基于非概率可靠度理论,在计入结构参数随机性的前提下,求解路基边坡稳定安全系数。运用该方法对某公路工程路基边坡稳定性安全系数进行计算,结果表明,参数的随机性会对路基边坡稳定性安全系数产生较大影响。

基于ABAQUS的公路软基沉降预测非概率可靠度研究

高速公路软基沉降是影响路基稳定的重要因素,合理预测路基沉降对于保障路基安全具有重要意义。ABAQUS有限元软件能够处理非常复杂的问题和模拟高度非线性问题,在预测软基沉降方面有很好的应用前景,但鉴于土体参数的变异系数远比一般人工材料大,现行的勘察手段对土体存在较大的扰动,致使勘察数据不能真实反映土体性质,从而很难精确计算和预测软基沉降。在应用ABAQUS有限元软件预测软基沉降的基础上,引入非概率可靠度理论对预测结构进行可靠度分析,从而对预测结果的可信度进行评价。

工作空间分区的机器人非概率可靠性标定方法研究

全工作空间域的高精度定位是超大工作空间机器人实现全范围精密作业的关键。本文以提高机器人全工作空间域内参数标定的可靠性和空间适应性为目标,研究机器人自身诸多不确定性的非概率量化方法,分析不确定性参数在不同工作空间域对机器人末端定位精度的影响差异,依据定位精度非概率可靠度指标对全工作空间域分区,提出一种在工作空间分区框架下对机器人进行非概率可靠性标定的方法。实例表明,分区标定补偿后,x、y、z三个方向的误差区间的下界和上界平均值分别下降了40.16%、59.36%和59.08%、40.87%以及54.24%、33.98%,且补偿后的机器人响应速度快,运动过程中波动小,证明了本文方法在缩小全工作域内末端误差范围,提升机器人的绝对定位精度及标定的空间适应性方面的有效性。

复杂工程结构非概率可靠度分析的高斯过程动态响应面法

复杂工程结构非概率可靠度分析中,由于功能函数是隐式的,采用解析方法难以求解,针对这一问题提出基于粒子群优化的高斯过程动态响应面方法.该方法通过有限元生成少量训练样本,然后采用高斯过程回归模型重构隐式功能函数的响应面,实现小样本下隐式函数的显示表达,进而利用粒子群优化算法搜索设计点,并构造合理的迭代方式,利用各迭代步的设计点信息动态提升响应面对结构功能函数的重构精度.算例结果表明,该方法是可行的,与基于二次多项式的传统响应面法相比较,该方法的计算效率与计算精度均较高,易于与已有的有限元软件相结合,适用于具有隐式功能函数且计算代价较高的复杂工程结构非概率可靠度分析.

非概率可靠指标和可靠度定义的比较研究

首先对几种主要的非概率可靠指标、可靠度进行了整理介绍;然后针对区间和椭球两个基本模型,对非概率可靠指标和可靠度的定义、几何意义以及计算公式进行了系统的比较分析。结果表明:线性情况下,区间可靠指标对结构功能函数具有不唯一性,椭球可靠指标与结构功能函数一一对应。因此,基于均值和离差之比定义的非概率可靠指标不适用于区间模型用来衡量结构的可靠程度。本文还将区间可靠指标与可靠度、椭球可靠指标与可靠度进行了比较,并将非概率可靠度与服从均匀分布、正态分布的概率可靠度以及服从三角形分布的非精确概率可靠度进行了比较,结果表明:区间模型相对于其他模型较为保守,椭球可靠度与概率可靠度和三角形分布下的非精确概率可靠度相接近。

基于能力谱的概率-非概率结构体系抗震可靠度

本文用概率模型考虑结构体系抗力不确定性的主要影响因素,用凸集模型考虑地震作用的不确定性,采用能力谱方法,分别求得了结构抗力的概率分布参数及地震作用效应的区间范围,通过二级功能方程方法求得了结构体系抗震可靠度。算例给出了本文方法的计算结果,并与经典概率可靠度进行了对比,表明本文方法是一种简便、合理的结构体系抗震可靠性分析方法。

区间模型结构非概率可靠性度量研究

在掌握的不确定信息较少时,可运用非概率可靠性分析方法进行结构可靠性分析。对基于区间模型的非概率可靠性分析方法进行对比分析,探讨非概率可靠性指标、非概率集合可靠度和非概率安全可能度等非概率可靠性度量之间的关系,研究非概率集合可靠度的性质和计算方法。在结构应力—强度发生干涉时,建议采用非概率集合可靠度进行可靠性分析,并给出几种常见的应力—强度组合时非概率集合可靠度的计算方法。最后通过算例验证分析结论。

在役钢筋混凝土渡槽非概率时变可靠度分析

针对渡槽碳化概率可靠度分析需要大尺度的样本空间及统计变量特征难以获取等问题,基于区间模型非概率可靠度理论与混凝土碳化理论,提出了在役钢筋混凝土渡槽碳化的非概率时变可靠度计算方法,通过实例分析并与规范做比较,验证了计算模型的正确性。分别采用所提计算方法和Monte-Carlo概率可靠度法对既有渡槽结构进行可靠度计算。结果表明,非概率可靠度指标计算值较概率可靠度指标计算值小,该方法会使渡槽结构留有一定的冗余度;所提计算模型能简便有效地对渡槽结构做出碳化耐久性分析,弥补了概率可靠度分析的不足,研究结果对工程实践具有一定的指导意义。

边坡凸集模型非概率可靠度求解方法

针对边坡工程稳定性分析中,因获取的参数原始样本信息的有限性,以及基于概率可靠性的常规可靠度计算方法的局限性,引入了边坡凸集模型非概率综合指标,形成了样本信息模糊特征条件下的边坡非概率可靠度求解方法。首先,根据有限的样本信息为参数划定一大致区间,在此区间构建边坡超椭球凸集模型。然后运用拉丁超立方抽样进行区间内采样,由于边坡工程的极限状态方程一般呈高度非线性隐式特征,采用Kriging代理模型来拟合其功能函数。最后,根据非概率可靠度和概率可靠度的相容性,引入非概率指标η,综合评估边坡的稳定性。当η>1时,评估标准为在标准的向量空间内坐标原点到极限状态曲面的最短距离;当0<η<1时,采用概率可靠度作为评估指标,此时运用蒙特卡洛法依托MATLAB程序语言即可求得边坡的可靠度指标。算例表明:该方法切实可行,计算高效,结果精确。为概率可靠性方法做了有益的拓展和补充,也为求解边坡可靠度提供了新的可能性。最后,在某实际边坡工程样本信息不完备的情况下运用此方法,结果显示该边坡的失效风险很低,与简化Bishop法分析结论一致,并符合《公路工程结构可靠性设计统一标准》(JTG 2120—2020)中高速公路路基目标可靠度指标标准。

驾驶室ROPS性能非概率可靠性分析

采用非线性有限元分析方法对安全驾驶室翻车保护装置(ROPS)进行强度计算并对其进行可靠性分析。利用超椭球凸模型理论量化材料的弹性模量、泊松比、密度的不确定性。针对极限状态函数复杂或为隐式函数的问题,采用薄板样条插值高维模型(TPS-HDMR)作为近似模型进行非概率可靠度分析,最后运用改进一次二阶矩算法(i HL-RF)求解非概率可靠度指标。结果表明:在材料参数的不确定范围内,该驾驶室可靠性满足设计要求。