结构逆可靠度最可能失效点的改进搜索算法

确定逆可靠度最可能失效点(MPPIR)是结构逆可靠度分析的核心问题,以改进均值法(AMV)及其改进方法应用最广泛。但当功能函数非线性程度较高或为非凸非凹函数时,AMV易出现周期振荡等不收敛问题。以现有的AMV改进方法为基础,通过迭代过程中控制搜索方向和步长,提出一种MPPIR的改进搜索算法,并结合不精确一维搜索方法给出了具体的计算流程。数值算例分析表明:提出的算法与AMV相比具有更好的收敛性,与弧长搜索法相比不需要采用优化方法确定最优步长,且对于非凸非凹功能函数以及高度非线性功能函数都具有良好的收敛性。

基于模糊可靠度的RC框架结构在地震作用下最可能失效构件的识别

计算结构体系可靠度的基础是对构件可靠度的计算,通过引入构件失效准则的模糊性,将构件失效作为模糊随机事件进行研究,通过计算得到构件在地震作用下的模糊随机可靠度,进而对RC框架结构在地震作用下最可能失效构件进行识别。结果表明:引入失效准则模糊性后,计算出的模糊随机可靠度指标要小于不考虑模糊性的常规可靠度指标,失效概率增大;选择不同的隶属函数分布形式和模糊区间对于模糊随机可靠度的计算均有一定的影响,所以在进行实际工程可靠度计算时,应根据实际情况选择合适的隶属函数和模糊区间。

多点失效时结构寿命可靠度的计算方法

复杂结构的疲劳断裂破坏往往是多点的,并且各点之间具有一定的相关性,因此,已有的单点寿命可靠度的计算方法不适用于多点疲劳断裂寿命可靠性评估问题。文中针对多点失效疲劳寿命和裂纹扩展寿命为正态或对数正态分布的情况,并且计及不同失效点疲劳寿命间和裂纹扩展寿命间相关的特征,推导出一种新的可进行数值计算的积分表达式。在进行具体的数值积分时,用重要抽样(importance sampling)的概念提高积分效率。该方法能解决结构多点失效寿命可靠度的计算问题。理论与算例表明方法是有效的。该方法的原理也可推广于其他非正态与非对数正态分布的情况。

结构的失效可能度及模糊概率计算方法

依据模糊可能性理论,系统地建立含模糊变量时结构的可靠性计算模型· 旨在解决模糊结构、模糊＿随机结构和模糊状态假设下结构的可靠性计算问题· 所建模型可给出模糊结构失效的可能度和模糊＿随机结构失效概率的可能性分布· 研究表明:对同时含模糊变量和随机变量的混合可靠性计算问题,把失效概率(或可靠度)作为模糊变量。

可靠性分析的最大可能点摄动法

讨论随机变量间不相互独立的可靠性计算问题。基于摄动法和可靠性理论,针对JC法在计算结构可靠度时不能直接处理不相互独立的可靠性计算问题,提出了一种扩展的JC法即最大可能点摄动法,该方法继承JC法收敛快、精度高等特点,同时也克服了JC法对相关变量的求解过程中需要正交变换的要求。编写相应计算程序,实例计算结果与蒙特卡洛数值模拟结果的对比验证了最大可能点摄动法的正确性、有效性。

边失效概率不同情况下网络全终端可靠度的近似计算

用可靠性多项式计算网络全终端可靠度是评估网络拓扑结构稳定程度的重要依据,精确计算可靠性多项式是一个NP-hard问题。本文通过对基于产生孤立点的概率随机事件的定义,运用概率不等式变换,给出了点可靠、边以不同的概率相互独立失效时,网络全终端可靠度的上界表达式,在可靠度近似计算过程中避免了对网络边割集和路集的搜索。最后,在网络链路寿命服从指数分布时分析了某SDH传输网络的全终端可靠性及其近似计算,以说明本文的方法。

网络点对连通可靠度的近似计算

通过对无向简单网络中基于任意两点间最小路集和边割集的概率随机事件的定义,利用点对连通可靠度和两终端可靠度的关系,给出了边失效条件下无向简单网络点对连通可靠度的近似计算公式,并给予验证。

随机变量的分布类型对可靠度指标及失效概率的影响研究

在工程结构可靠性设计中,同一个功能函数由于其随机变量的分布类型的不同,所求得的可靠度指标值往往也会不同。为了进一步研究随机变量的分布类型对可靠度指标和失效概率的具体影响,首先简要地介绍了验算点法(JC法)的基本原理,然后利用验算点法(JC法)对相关实例的可靠度指标值和失效概率进行了计算,并重点对随机变量在不同分布类型的条件下所得出的可靠度指标值和失效概率值进行比较,结论为,当可靠度指标或失效概率在一定范围内时,可以不考虑随机变量的实际分布,而采用任何合理且方便计算的分布类型,可使得计算过程大为简化,同时又能满足工程上的精度要求。

计算结构可靠度指标的修正迭代算法

针对一次二阶矩法可靠度指标分析中验算点的计算问题,提出一种新的修正迭代算法。基于对文献已有迭代算法无法收敛原因的认识和讨论,提出一个迭代迂回振荡的判据,并在检测到迭代迂回振荡后,在经典的HL-RF迭代算法的基础上采用插值技术引入验算点的校正解。数值算例表明:该修正迭代算法一定程度上克服了迭代过程迂回振荡的问题,与经典的HL-RF算法以及文献已有算法相比,在迭代的收敛性和稳定性方面具有优势。

针对非线性极限状态方程的时变可靠度分析

提出了一种针对一般非线性极限状态方程的时变结构可靠度分析方法.该方法首先将时变功能函数中的随机过程进行离散,获得多个不同时间段的静态功能函数.之后,将各功能函数在最大可能点处进行线性化,并运用全概率公式将其化简为一新的静态可靠度分析模型,该模型可运用传统的一次二阶矩方法进行高效求解.最后通过管状悬臂梁、十杆桁架、汽车发动机主轴3个算例验证了该方法的有效性.

基于区间截断法的地下结构模糊能度可靠性模型研究

根据地下结构稳定性影响因素的随机性和模糊性特点,首先,引进三角模糊数理论,建立地下结构物理力学参数的可能性分布函数,然后,在地下结构稳定性评价之模糊可靠性功能函数确定方法研究基础上,引进区间截断法和区间数运算规则,建立了功能函数值域区间的确定方法,并避免了功能函数值域的扩展问题,最后,通过研究地下结构模糊能度可靠性度量方法,建立了地下结构模糊可靠性指标的可能性分布曲线及其失效可能度的确定方法,从而建立了地下结构模糊能度可靠性分析模型与方法。工程实例分析与计算结果表明了本文模型和方法的合理性与可行性。

基于多线性支持向量机的样本点正确分类与复杂失效方程稳步模拟

为克服一般响应面方法重构复杂隐式失效方程所需样本数量较多、精度较差的不足,提出了一种基于多线性支持向量机的结构失效方程模拟方法。该方法的显著特点是应用了样本点正确分类技术,因而其求解精度随着样本点数量的增多而稳步趋近于真实失效方程。其主要求解过程为,(1)结合均匀设计方法,生成均匀的紧邻极限状态曲面的失效和可靠样本点。(2)依据样本点向量模和样本点向量间夹角余弦值将总体空间划分成多个子空间,确保每个子空间内的样本点能由一个线性支持向量机完全分开。(3)采用一种基于扩充样本点对的迭代算法不断更新样本点集合,从而逐步修正模拟的多个线性失效方程。算例分析表明,无论失效方程为强非线性函数还是多个失效模式组成的分段函数,该方法的计算精度与效率均较为稳定。这为具有复杂失效方程结构的可靠度分析提供了有益参考。

机械结构的能度可靠性分析方法

在结构的能度可靠性理论中 ,结构的可靠性是由模糊可靠性指标和失效可能度共同表征的。它们从不同侧面反映结构的安全可靠程度。两者从总体上较全面地反映结构的可靠性。因此 ,结构的能度可靠性分析包括模糊可靠性指标可能性分布和模糊失效可能度的确定。文中提出了机械结构能度可靠性分析的一般方法。给出了一些特殊情况下的解析求解公式 ,和复杂情况下模糊可靠性指标和失效可能度的数值求解方法。

模糊结构的能度可靠性灵敏度分析方法

基于可能性理论和模糊区间分析理论,文章提出了模糊结构的能度可靠性灵敏度分析方法。针对极限状态函数为线性且模糊变量可能性分布均为正态型或线性型的结构,推导了能度可靠性灵敏度的解析解。在特殊情况能度可靠性灵敏度解析解法的基础上,结合函数线性化理论和线性型可能性分布函数近似等价正态化方法,提出了求解一般情况下模糊结构能度可靠性灵敏度的近似解析方法。基于求解模糊失效可能度的数值解法,运用差分理论,提出2种求解模糊能度可靠性灵敏度的数值解法。文中算例对所建立的方法进行了对比分析,结果表明所提方法是计算模糊结构能度可靠性灵敏度的可行方法。

基于随机响应面法的金鸡岭岩质边坡可靠度分析及抽样方法对比

结合有限元滑面应力法和Hermite随机响应面法建立了金鸡岭岩质边坡稳定可靠度非侵入式分析模型,在此基础上研究了均匀设计抽样、LHS抽样、改进LHS抽样和分层抽样4种抽样配点方法对随机响应面的拟合精度、边坡失效概率及安全系数统计特征的影响。结果表明:(1)金鸡岭岩质边坡未支护状态下的失效概率约为18.4%,失稳风险较大,需采取支护加固措施;(2)改进LHS抽样和LHS抽样所构造的随机响应面具有较好的拟合精度,抽样配点效果优于分层抽样和均匀设计抽样;(3)建议边坡可靠度非侵入式随机分析采用改进LHS抽样或LHS抽样进行随机响应面的抽样配点计算,并尽可能多地选取样本点以外的验算点对随机响应面拟合精度进行校验。

结构可靠度方法在砌石重力坝设计中的应用(2)

前言 前文主要针对重力坝在荷载基本组合下的验算而论,按照设计规范规定,还要进行荷载特殊组合下的验算。荷载基本组合的荷载效应S和结构抗力R一般服从正态分布,即可直接用可靠度计算公式算出可靠指标β和结构的失效概率P_f,这是比较简便的。然而,有些荷载不宜当作正态分布的随机变景。例如坝体地震惯性力、地震动水压力、校核洪水流量的荷载、最大风压等一般认为服从极值l型分布,结构强度则仍按对数正态分布考虑。

地下矿山人工隔水层的安全可靠度研究

基于可靠度计算的基本理论,建立了矿山隔水层极限状态方程,利用验算点法(JC法),得到了关于验算点法的地下矿山人工隔水层安全可靠度计算的公式和流程,并对安徽某矿山的工程实例进行可靠度计算。结果表明,隔水层厚度越大,其安全可靠度越高,失效概率越小,隔水层厚度为30m时,其可靠度和失效概率分别为2.68和0.007,与实际情况相符。研究提出的方法具有较强的实用性,可为类似工程可靠度的计算提供方便。

钢筋混凝土框架结构基于可靠度的最可能倒塌失效模式分析

在建筑结构的抗震设计中,常常希望通过合理的设计,使结构能按预期的强柱弱梁失效模式破坏,通常通过提高柱端弯矩增大系数(COF)使结构满足"强柱弱梁"的要求。该文考虑上层、下层、中间层这3类层间失效模式,采用结构可靠度理论,对钢筋混凝土框架结构最可能倒塌失效模式及完全梁铰式失效模式的相对发生概率进行研究。算例结果表明:当COF较小时,结构最可能失效模式为中层失效模式;当COF较大时,则结构倒塌由上层失效模式控制。研究结果可为罕遇或特大地震作用下结构的抗倒塌设计提供参考。

非概率可靠性指标空间搜索算法

考虑不确定参数为区间变量,研究求解非概率可靠性指标的空间搜索算法。针对功能函数呈非线性性态的特征,采用切平面与G=0平面交线对非线性功能函数进行线性化处理,利用等倾线与等效线性功能函数的交点确定迭代点。经优化搜索,当功能函数取0值时,确定了最可能失效点,进一步确定非概率可靠性指标。经数值算例验证了本文提出的优化搜索算法具有较高的搜索效率,与相关结果比较验证了算法的正确性。

超椭球模型下结构非概率可靠性指标的迭代算法

迭代算法对于非概率可靠性指标的求解及其优化问题具有重要意义。本文基于不确定参数的超椭球描述,研究求解非概率可靠性指标的迭代算法。针对极限状态方程非线性情况较高时可能存在不收敛的问题,提出一个检测严重迂回振荡的判据,并在HL-RF迭代公式的基础上引入修正解,在一定程度上克服迭代不收敛的问题。数值算例验证了迭代算法的正确性和有效性。