基于随机有限元方法的结构响应灵敏度分析

对反映不确定性因素对结构随机响应影响程度的灵敏性进行了研究 ,引入了一种新的灵敏度因子概念 ,提出了基于随机有限元方法的结构随机响应灵敏度计算方法。结构实例分析表明该方法的计算结果是合理的 ,能反映实际情况 ,研究结果具有推广应用价值 ,其结论可供结构随机响应灵敏度分析时参考。

大体积混凝土结构热学参数随机反演方法初探

首次将Bayes参数估计理论引入大体积混凝土不稳定温度场热学参数随机反演问题,建立了可考虑时间累计效应的Bayes参数反演误差函数,并首次将优化理论中的变尺度法应用于该反演问题,推导了相应的计算公式,同时给出了热学参数反演的计算步骤,通过一典型分析得出了若干有益结论。

用三维随机有限元寻求结构的最大可能失效模式

本文首次提出了“条件可靠指标”的概念，并以此作为寻求结构最大可能失效模式的判断依据，较好地考虑了失效单元功能函数间相关性的影响，对于多个失效事件交集的计算，作者采用基于三维随机有限元的逐步等效线性化Ｊｏｈｎｓｏｎ求交法，算例表明，本文方法具有一定的实用价值。

基于随机有限元方法的机械结构可靠性评估

采用随机有限元方法研究复杂载荷条件下某机械结构组件的可靠性特性.考虑工作状态和运输状态,获取组件的载荷特性及其计算模型;利用Ansys软件建立组件有限元分析模型,分析不同工况下组件的静力学和动力学特性,包括应力应变、固有频率、振型、风载静响应以及随机振动响应分析等.基于拉丁超立方抽样的蒙特卡洛方法,将载荷和材料的屈服强度作为随机输入变量,利用随机有限元模型评估风载和路面载荷交互作用下组件的可靠度.在此基础上,分析影响结构可靠性的灵敏度参数.结果表明,该方法能够有效地评估动态工作环境下结构件的可靠性特性,为此类系统的可靠性设计提供理论依据.

节理岩体的三维随机有限元及可靠度计算

将具有一组节理的三维节理岩体视为横观各向同性材料，考虑岩体的弹模、节理的间距、节理方位、节理刚度系数Ｋ＿ｎ、Ｋ＿ｓ以及节理岩体抗力参数（含岩石和节理面的抗力参数）的随机性，采用Ｒｏｓｅｎｂｌｕｔｈ方法确定弹性参数的统计量，推导出了相应的三维随机有限元及可靠度计算公式，文末计算了某节理岩体边坡的点可靠度，并以此说明了节理间距和节理方位的随机性对可靠指标的影响。

基于三维弹塑性随机有限元的可靠度计算

本文给出了基于增量理论的三维弹塑性随机有限元及可靠度计算公式，并针对非线性有限元的子增量变Ｋ＿ｐ迭代法推导出了相应的随机有限元送代格式和加速收敛公式．为反映荷载分级的随机性，本文提出了水压荷载随机分级的双参数法．利用弹塑性随机有限元计算可靠度时，提出了应变空间表征法高效地计算出‘塑性单元”的可靠指标文末对某一大型碾压混凝土重力坝进行计算，结果表明了本文理论方法的重要性和实用性．

考虑开裂深度约束的拱坝体形优化设计

本文引进裂缝深度约束条件，研究了拱坝开裂条件下的体形优化设计问题．结构分析采用超级有限单元法，既能有效控制计算规模又能方便地反映结构开裂的局部特性．对小湾拱坝和溪洛渡拱坝进行的优化设计研究表明，在优化过程中允许开裂并考虑开裂约束条件，可以更好地挖掘拱坝潜力，进一步减小坝体混凝土方量．

大体积混凝土力学参数的Bayes随机优化反演

首次将Bayes参数估计理论引入温度荷载作用下大体积混凝土力学参数随机反演问题,建立了相应的Bayes参数反演误差函数,并将优化理论中的变尺度法应用于该反演问题,推导了相应的计算公式,通过一典型分析得出了若干有益结论。

随机有限元法中的常用算法的数值分析与比较

本文针对随机有限元中的常用算法，从计算效率、计算精度及编程等方面，通过同一例题进行了具体的比较，并进一步分析了每种算法的应用条件及应用范围。同时对ＴＳＦＥＭ及一次二阶矩法通过一个计算结构可靠度的实例也加以比较，得出了很多有益的结论。

随机有限元洁分析水工隧洞结构的可靠度

首次提出用平面等参随机有限元分析水工隧洞结构可靠度的方法，推导了有关公式，编写了计算程序。结合实例分析了衬砌和不衬砌隧洞的可靠度，并探讨了渗流场对隧洞结构可靠度的影响。

基于随机有限元的重力坝时变可靠度计算分析

我国水库总量较大,病险水库较多,其运行期的溃坝与非溃坝风险分析与处置是水库运行管理的关键技术。针对病险库坝材料老化特性,提出了基于随机有限元法的重力坝可靠度计算分析方法。以HYT电站为例,对左岸非溢流坝段抗滑稳定和坝体强度可靠指标进行了计算分析;并考虑了材料参数随运行时间的变化,进而对运行期的可靠度时程变化规律进行了分析。结果显示,校核洪水位工况层面抗滑稳定可靠指标和坝顶浆砌石部分单轴拉伸准则对应的强度可靠指标小于目标可靠指标,要重点关注;且该坝段的抗滑稳定和强度可靠指标均随着运行时间的增长而有所下降。提出的方法计算效率高,能考虑众多实际影响因素,计算结果符合实际规律,在分析重力坝可靠性时合理有效。

岩体流–固耦合的Taylor展开随机有限元模拟

采用等效连续介质模型,引入介质渗透系数张量与介质体积应变之间的函数关系式,建立能反映介质中孔隙压力与骨架变形非线性耦合作用的数学模型。视模型中的参数为随机变量,采用Taylor展开随机有限元法对该模型进行数值模拟,研究参数具有随机性情况下耦合场中孔隙压力、有效应力、位移等场变量的随机分布特征及孔隙压力、位移等场变量对参数的灵敏度。数值算例可检验所提出方法的有效性。

基于随机有限元法的轴承可靠性虚拟试验分析

首先建立三维参数化轴承有限元模型,利用ANSYS软件对其进行数字仿真,得到轴承内部接触应力、应变的变化规律.在此基础上,运用Neumann展开Monte-Carlo随机有限元法(NSFEM),综合考虑轴承原始制造误差以及转速、载荷等不同工况对轴承动态性能的影响,对轴承进行多次随机虚拟试验,得出轴承可靠度,并以定量的概率给出轴承对各参数变量的可靠性灵敏度,为轴承疲劳强度计算和动态优化设计提供可靠的理论依据.

三维弹塑性随机有限元的迭代计算方法研究

首次对弹塑性随机有限元两种选代计算方法（ＢＦＧＳ迭代法及子增量变Ｋｐ迭代法）进行了研究，推导出了弹塑性随机有限元迭代格式和加速收敛公式．为进一步提高计算效率，提出了弹塑性随机有限元计算的伴随向量．算例验证了本文理论、方法及程序的正确性．

地下结构开裂问题可靠度分析

采用虚拟裂缝模型，建立了用随机有限元分析地下结构开裂问题可靠度的计算方法，导出了有关公式．对某水电站地下厂房顶拱开裂问题的可靠度分析，得到与实际情况相符合的结果，验证了本方法的正确性和实用性．

接触问题可靠度分析的随机有限元法

首次提出接触问题可靠度分析的随机有限元法，建立了可靠度计算的基本公式，研制了电算程序．通过两子结构接触问题可靠度分析算例，验证了本文所述方法的正确性和可行性．实际计算表明，该方法具有收敛快、精度高的优点，适用于大型复杂结构的接触问题可靠度计算，并可推广到三维多子结构的接触问题可靠度分析．

金属梁结构表面微损伤的谱有限元分析

针对智能压电晶片梁结构,采用谱有限元方法,基于力电理论建立压电晶片/结构耦合系统的机电阻抗损伤评价的谱元数值模型。模型中假设采用Timoshenko梁理论,压电晶片采用Euler-Bernoulli梁理论和一维压电双向耦合理论。利用哈密顿原理得到时域中控制方程和边界条件,经FFT变换建立谱元模型,进而利用谱有限元法分析了导波的频率响应特性、导纳特性以及损伤对导纳响应的影响,数值结果与有限元结果取得较好的一致。谱有限元力电耦合模型为深入理解实际检测信号进行损伤检测和评估提供了分析依据。

火灾下轴向约束钢梁的样条有限元法

提出了一种同时考虑几何非线性和材料非线性的平面样条梁单元,并用其进行了火灾升温条件下沿截面温度分布不均匀轴向约束钢梁的受力分析.以节点的弯矩和轴力平衡为条件建立基本方程,可方便地考虑轴力的二阶效应和升温条件下材料的非线性,并可考虑温度沿截面的任意分布形式,避免了常规有限元法在单元刚度矩阵中考虑这些因素的复杂性.算例表明,该样条梁单元有足够的精度,且求解速度快于常规有限元法的壳单元.

结构系统单元的疲劳可靠性估算

实际工程结构大多是由元件组成的结构系统 ,所以元件的疲劳可靠性分析应从系统角度加以考虑 ,即考虑系统中其他元件的影响。针对系统单元的疲劳可靠性问题 ,文中提出一种建立在一次二阶矩方法和随机有限元法基础上的估算方法。将结构具有的多个不确定因素 ,如材料、几何、载荷等 ,用基本随机变量表达。因单元疲劳可靠性分析的功能函数不能表达为基本随机变量的显式函数 ,故采用数值方法和随机有限元法求偏导。结合改进的一次二阶矩法对系统单元进行疲劳可靠性分析。

基于几何法的三峡升船机卷筒强度的可靠性分析

用几何法分析了三峡升船机卷筒强度的可靠性，克服了传统随机有限元法分析的不足，计算中采用自编部分程序与有限元的通用程序ＳＡＰ５相结合的方法，减小了自编程序的工作量。