一种新的结构概率—非概率混合可靠性模型

研究包含随机变量和区间变量的结构混合可靠性问题。基于概率—靠性模型,提出一种新的结构概率—非概率混合可靠性模型。将结构强度与结构应力的比值定义为随机区间安全系数,以随机区间安全系数大于1的概率可靠度来度量结构可靠性。探讨混合可靠性模型的两种特例,证明混合可靠性模型与已有概率和非概率可靠性模型的相容性。最后通过实例分析表明混合可靠性模型有效可行。

基于概率-非概率混合可靠性模型的结构优化设计

影响结构优化设计的不确定变量可分为概率变量和非概率变量两种。针对既存在随机变量又存在区间变量的概率-非概率混合结构优化问题,本文提出了一种基于概率-非概率混合可靠性模型的结构优化设计方法。该方法以概率-非概率混合可靠性模型为基础,同时考虑结构的概率和非概率两种不确定因素的影响,通过概率和区间运算给出满足一定约束条件下的最优解。最后通过两个典型算例与基于随机可靠性模型的结构优化设计进行对比。结果显示:在相同不确定信息下,两种可靠性优化设计结果完全相同,表明该方法是有效和实用的。

基于概率-非概率混合可靠性模型的结构地震易损性分析

在易损性分析中,存在对结构阈值的不确定性研究较少,对阈值的选择通常为规范中的数值,得到的破坏概率仅为固定数值等问题,文中同时考虑结构响应和阈值不确定性,建立一种基于概率-非概率混合模型的结构地震易损性分析方法。基于Opensees建立桥梁有限元模型,选择最大支座纵向位移、最大桥墩柱弯曲延性作为衡量结构性能的工程需求参数,并被视为符合二元对数正态分布的概率随机变量;以混凝土应变作为反映结构极限状态的指标,利用增量动力分析法,获得工程需求参数阈值的样本数据,利用灰度理论得到阈值的取值区间,并将阈值视为非概率凸集变量;建立基于概率-非概率混合模型的二维性能极限状态方程,利用混合模型的可靠性分析法求解破坏概率,建立易损性曲线。为对比计算结果,将阈值分别拟定为服从对数正态分布的随机变量和固定数值,并通过蒙特卡洛法求解破坏概率,研究表明:通过概率-非概率混合模型可有效得到破坏概率的区间估计,从而弥补了传统研究中只能得到固定数值破坏概率的问题;不考虑阈值的随机性会对分析结果产生较大影响。

基于概率—凸集混合模型的汽车碰撞安全可靠性分析

将概率模型与基于相关性分析技术建立的凸模型有效结合一起,并应用到汽车碰撞安全可靠性分析中。将汽车碰撞中主要吸能部件的几何尺寸、材料参数作为不确定变量,根据其样本信息获取难易程度,分别使用概率模型和椭球凸模型来描述。应用最优拉丁超立方采样方法在不确定区间内进行采样,通过二次多项式响应面法拟合碰撞过程中各响应的近似模型,基于混合模型计算汽车碰撞安全性的可靠度指标。与参数确定性分析相比,基于不确定变量混合模型的可靠性分析更真实地反映客观实际,为提高汽车安全性设计提供依据和指导。

一种含混合变量的结构可靠性分析方法

提出含模糊变量和区间变量的结构可靠性分析方法。基于能度可靠性理论,建立含模糊变量和区间变量的结构可靠性模型,采用最小模糊可靠性指标及最大失效可能度作为含混合变量结构的可靠性度量,给出两种度量指标在特殊情况下的解析求解方法及复杂情况下的优化解法。两个实例计算表明文中方法有效可行。

基于混合型的桥式起重机结构可靠性分析

针对单一可靠性方法精度不足的缺点,提出了概率-模糊-非概率混合可靠性模型。以桥式起重机桥架结构为研究对象,根据起重机结构不同变量的特点,采用不同的可靠性理论进行建模,使结果更接近于结构实际安全状态。采用基于凸集合的非概率可靠性模型,在小样本数据情况下,得到相关不确定性参数的上下界,通过将混合可靠性理论应用于起重机主梁结构可靠性的求解,得到其非概率模型可靠性,进而考虑材料边界条件的随机性与模糊性求得混合模型可靠度。当材料的许用应力服从正态隶属函数时,混合模型可靠度一般比凸集合非概率模型可靠度要略小,混合模型可靠度往往比凸集合非概率模型可靠度略显保守。当混合模型可靠度大于凸集合非概率模型可靠度时,混合模型可靠性计算就失去了意义。本方法可弥补起重机桥架结构可靠性分析时因试验经费少而缺乏大量试验数据的不足。

一种含混合变量结构的可靠性优化设计方法

提出了一种含模糊变量和区间变量的混合模型结构可靠性优化设计方法。基于模糊可靠性理论建立了含混合变量结构的可靠性模型,给出了混合模型可靠度计算方法。进而,以混合模型可靠度为约束条件建立了可靠性优化设计模型,并针对该模型为两级优化嵌套问题,采用序列线性规划法进行了求解。实例计算表明文中方法是有效可行的。

含模糊变量和区间变量的结构可靠性优化设计方法

提出了基于能度可靠性理论的含模糊变量和区间变量的结构优化设计方法。运用能度可靠性理论建立了含模糊变量和区间变量的结构混合可靠性模型,采用结构的最大失效可能度作为混合模型的可靠性度量,给出最大失效可能度的计算方法,并以混合可靠性模型的最大失效可能度为约束条件建立了混合结构优化设计模型。实例计算表明了本文方法的有效性。

基于断裂力学的起重机结构概率-非概率疲劳可靠性分析

为预防起重机主梁的疲劳破坏事故的发生,针对起重机金属结构既存在随机变量又存在区间变量的情况,提出基于概率-非概率混合模型的结构可靠性分析方法对起重机金属结构疲劳可靠性进行分析。根据断裂力学Paris公式建立疲劳裂纹扩展寿命估算的混合模型,首先根据结构疲劳失效准则建立一级功能方程,在其中的随机变量取其实现值的条件下,进行非概率可靠性分析;再根据“非概率可靠度指标大于1结构可靠”这一理论建立了二级功能方程,并进行随机可靠性分析。通过数值和工程实例验证,与传统的概率可靠性分析相比,这种分析方法更符合实际也更安全。

基于截尾概率-非概率混合模型的可靠性优化算法

针对工程中截尾概率变量与非概率变量同时存在的情况,给出一种新的截尾概率与非概率混合可靠性模型。在该混合可靠性模型基础上,按照可靠性指标(RIA)法给出双层嵌套可靠性优化模型,并采用改进搜索策略后的ST-Powell优化算法在外层搜索设计变量的最优值,内层采用能保证收敛的改进的有限步长迭代法求解混合可靠性指标。数值算例表明,改进搜索策略后的ST-Powell优化算法的全局寻优性得到显著提升;改进搜索策略后的ST-Powell优化算法与改进的有限步长迭代法相结合求解双层嵌套混合可靠性优化模型的正确性得到验证,且对于非线性程度较高的极限状态函数同样能够得到满足截尾概率与非概率混合可靠性模型指标要求的最优解,并对工程结构算例具有很好的适应性。