基于分枝约界法的复材加筋板多模式多位置可靠性分析

为了解决复合材料结构失效呈现多模式、多位置并发式,探究了分枝约界方法(BBM)在复合材料多模式、多位置可靠性分析中的应用,并结合蒙特卡罗方法对多模式可靠度进行了求解。结合结构组成、承载状态“分枝”,识别所有可能的潜在失效模式,再结合结构特征、应力状态“约界”,确定主要失效模式和失效位置,建立多模式可靠性分析模型;通过复合材料独有的失效准则向安全边界方程进行转化,探索复合材料可靠性分析的方法和流程框架,并采用蒙特卡罗求解多模式、多位置失效的可靠度;开展T型复合材料加筋板在轴压载荷下的可靠性分析案例验证,通过使用分枝约界法计算规模减少75%,轴压载荷下加筋板多模式可靠度为0.998。

相邻结构-地基-土相互作用的分支模态实用研究

本文在提出模态综合二步分析法研究相邻结构－地基－土相互作用的基础上，采用振动特性和实际结构相同的模拟结构，求得上、下部之间的耦合项，将耦合项和地震动一起组成修正地震动，以此作为刚性基础的结构抗震分析的地震输入。本文为利用专业程序进行相邻结构－地基－土相互作用抗震分析提供了新的途径。

超声速飞行器气动伺服弹性稳定性分析

基于分枝模态法,用修正活塞与细长体理论计算超声速飞行器升力面和机身的非定常气动力,考虑了翼身干扰和翼面对舵面的下洗与阻滞作用,通过控制系统输入参数与结构模态参数的关系,输出舵偏产生的非定常气动力的激励关系,建立由模态坐标运动微分方程和控制系统传递函数联合表示的飞行器气动伺服弹性模型,在时域内求解。某飞行器颤振和气动伺服弹性的计算证明该法可行、有效。另外,讨论了结构滤波器参数、敏感元件位置和及弹身固有频率对气动伺服弹性稳定性的影响。

运载火箭/航天器耦合分支模态综合法(上)

将运载火箭作为主结构、航天器作为分支子结构,分别采用自由界面模态展开定理和固定界面模态展开定理,导出分支模态综合法,进行运载火箭/航天器组合模型响应分析。进而,采用界面约束模态质量的界面加速度,导出航天器载荷估计方法,这时的运载火箭与航天器连接界面可以是静定的或静不定的。当仅考虑连接界面是静定的情况,界面约束模态质量将退化为界面刚体质量,导出采用刚体界面加速度的航天器载荷估计的方法,这个方法所导出的公式与Chen的方法完全相同,而Chen方法的公式是由有限元法导出的。在文中还提出一种航天器载荷瞬态分析新技术:一个以前的运载火箭/航天器组合系统的载荷分析结果可以用来获得被相同的运载火箭发射的新航天器结构的动态载荷,这种方法比Chen的"恢复瞬态分析"方法更简便。

运载火箭/航天器耦合分支模态综合法(下)

将运载火箭作为主结构、航天器作为分支子结构,分别采用自由界面模态展开定理和固定界面模态展开定理,导出分支模态综合法,进行运载火箭/航天器组合模型响应分析。进而,采用界面约束模态质量的界面加速度,导出航天器载荷估计方法,这时的运载火箭与航天器连接界面可以是静定的或静不定的。当仅考虑连接界面是静定的情况,界面约束模态质量将退化为界面刚体质量,导出采用刚体界面加速度的航天器载荷估计的方法,这个方法所导出的公式与Chen的方法完全相同,而Chen方法的公式是由有限元法导出的。提出一种航天器载荷瞬态分析新技术:一个以前的运载火箭/航天器组合系统的载荷分析结果可以用来获得被相同的运载火箭发射的新航天器结构的动态载荷,这种方法比Chen的"恢复瞬态分析"方法更简便。

土-结构体系的分枝模态与约束模态混合二步法

为了在结构设计过程中考虑土-结构非线性相互作用的影响,在线性-非线性混合的约束模态法以及分枝模态法的基础上,提出了适用于土-结构非线性相互作用体系的分枝模态与约束模态的混合方法,该方法既可考虑土体和结构的非线性特性又便于考察土-结构相互作用对上部结构的影响。在分枝模态与约束模态混合方法的基础上,进一步提出了混合二步分析法,并将其应用到地基土-框架结构地震响应分析中,算例结果表明,混合二步分析法在实现上部结构和地基土分开计算的同时,还能够考虑结构与地基土的材料非线性特性,有利于采用专业设计软件仅通过对上部结构进行分析来考虑土-结构相互作用的影响,为实际工程计算考虑土-结构相互作用的影响提供了便利的条件。

结构系统可靠性理论:进展与回顾

本文简要介绍了结构系统可靠性理论的发展历史和相关的研究成果，对几个时期有代表性的重要贡献进行了系统的回顾和总结，分析了它们之间的相互关系和发展沿革，在此基础上，建立了结构系统可靠性分析的统一理论。

基于分枝模态法的面对称布局飞行器结构动力学建模

针对面对称布局飞行器整体模态具有对称和反对称的特征,应用分枝模态法建模时采取以对称和反对称模态划分分枝,避免了按部件划分分枝产生的约束模态问题,且分枝间实现惯性和气动力解耦,有助于减缩自由度和计算规模。数值算例表明:其建模精度满足工程要求。

基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法

借助传统概率模型评估重力坝服役安全需明确参数的概率分布,而非概率区间模型所得结论难以准确度量重力坝服役可靠程度,因此,本文提出了基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法。基于原型、室内试验成果与安全监测资料,结合参数时变模型和区间反演分析方法,建立综合考虑随机变量、模糊变量和区间变量的重力坝可靠性分析混合模型;利用信息熵法和Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优化条件解耦混合模型,通过基于当量正态化法的验算点法(JC法)计算可靠指标;对传统分枝限界法加以改进搜索主要失效模式,采用Ditlevsen窄界限法计算体系可靠度,综合评估重力坝整体服役安全。工程实例分析表明,本文方法可求解多种不确定因素共存的重力坝可靠性分析问题,适用范围较广;计算结果仍为概率可靠指标,表明在符合重力坝运行规律的前提下所选定坝段存在滑动失稳的可能性,与大坝的实际服役情况相吻合。此外,建立的可靠性分析混合模型,经一定的改进和拓展后,亦可用于其他结构工程的可靠性分析。

考虑拉索抗力衰减及破断的斜拉桥可靠性分析

采用阶段临界强度分枝-约界法对一座斜拉桥模型进行了主要失效模式的搜索,分析了拉索抗力衰减及拉索破断情形下系统主要失效模式和系统可靠度的变化情况.结果表明:未出现断索情形时,结构系统主要失效模式间的相关性很高,但在有拉索破断后,主要失效模式间的相关性出现了明显分组特征;系统可靠度指标随着拉索抗力的衰减而逐渐降低,考虑拉索破断时,外索破断后剩余结构系统可靠度指标降低较多,得到了破断后对剩余结构系统可靠度影响最大的拉索位置,可为斜拉桥结构设计提供参考.

基于改进分枝-约界法的连续刚构桥失效模式研究

研究目的:准确搜寻连续刚构桥的失效模式,是准确计算连续刚构桥可靠度的核心任务之一。针对连续刚构桥恒载占比较大,淹没了可变荷载效应,使失效模式在搜寻过程中出现遗漏,以及通过删除失效单元不考虑失效单元恒载引起的内力重分布,造成失效模式与结构实际受力性能不符的情况,提出了更全面反应连续刚构桥失效模式的识别方法。研究结论:对全局临界强度分枝-约界法进行改进,将构件本身恒载效应和失效单元重分布的恒载效应从结构构件有效强度中扣除,建立改进后方法的失效模式搜寻路径;利用两跨连续桥梁有限元模型和某连续刚构桥对改进后的全局临界强度分枝-约界法进行验证。结果表明:改进后的方法得到了连续刚构桥的主要失效模式,失效路径与桥梁实际破坏情况相符,且不会遗漏桥梁结构体系的失效模式。

高效识别桁架结构主要失效模式的一种新方法

在对现有两大类主要失效模式识别方法进行深入分析基础上,针对保留的候选失效元并非都是组成失效模式必备单元的问题展开研究.利用结构力学基本理论,分析了单元失效对残余结构内力影响规律,并推导了其关系式;通过该关系式,证明了具有相同基本失效单元的失效模式间线性相关;结合概率论相关理论,得出主要失效模式一定只包含基本失效单元的结论,由此证实了组成主要失效模式的必备单元就是基本单元;基于结构几何构造分析理论,分析了结构体系的失效形式,讨论了形成结构体系失效的基本单元范围;进而采用对结构进行逐步搭建的思想,建立了基本单元最小存在范围的划分方法;与分支限界法结合提出一种新的桁架结构主要失效模式识别方法;通过算例分析,证实该方法合理有效,且具有较高识别效率,同时能保证不遗漏主要失效模式.

桥梁结构失效模式搜索的分枝-约界法

对结构整体进行可靠性及风险分析,可以预防桥梁在其生命周期内发生垮塌等灾难性工程事故。目前,普遍认同的分析方法是结构体系可靠度理论,其首要问题是寻找桥梁可能出现的各种失效模式。针对桥梁结构失效模式搜索问题,本文以阶段临界强度分枝-约界法作为搜索准则,以车辆荷载作为主要荷载,介绍了系统极限状态定义、有限元结构建模及拓扑结构变化的实现、失效树遍历法则、最短失效路径集合搜索法则、伪失效模式的修正法则等相关内容,给出了搜索流程的主要步骤及实现方法。最后,将该方法应用于某钢桁架桥具体实例,结果表明:分枝-约界法能够搜索到该桥的主要失效模式,包括对称失效模式及最短失效模式。

一种简便的刚架结构可靠性分析方法

首次将结构连续变更定理用于刚架结构的可靠性分析 ,并将该定理与概率计算、分枝定界法相结合对系统加以分析 ,计算结构总体失效概率·避免了总刚反复组装、求逆 ,大大简化了繁琐的运算 ,为结构系统失效提供了新判据·实现了变化结构的连续结构分析 。

冗余桁架结构系统可靠性分析理论与算法

在阶段临界强度分枝-约界准则的基础上结合网络分析技术,提出了适用于大中型结构自动化可靠性分析的全局临界强度分枝-约界准则和相应的算法。该算法在一级和多级搜索纵深的条件下,可严格确保不遗漏结构系统的主要失效模式,数值计算结果表明,该算法具有良好的收敛效率。

高耸电气贮架地震反应分析的分支模态综合法

本文运用分支模态综合法对从国外引进的大型、高耸、瓷质电容器贮架进行了地震反应的数值分析与研究。计算结果表明，无隔震基础的贮架其地震内力将大大超过材料的容许应力，因而倒塌是不可避免的；但采用隔震基础并适当选取隔震基础的水平弹簧刚度系数，则可使其地震内力大大降低，贮架的安全得到切实的保证。本文的研究工作为此类电气贮架的国产化定型设计提供了一定的理论依据和计算方法。

二重动态子结构方法及其在海洋工程结构分析中的应用

根据分枝模态法的概念,对Craig等提出的固定界面法进行了改进,提出一种二重动态子结构法。这样就解决了固定界面法中对接坐标不易减缩的弊病。因而本方法对于节省计算机内存和计算时间有显著效果。

疲劳与强度耦合下结构系统可靠性研究

本文首先建立了考虑疲劳载荷和静载荷同时作用下的结构系统可靠性分析模型.并针对在疲劳与强度耦合下的结构系统可靠性分析中,采用改进的分支限界法搜索主要失效模式存在计算量过于庞大的问题,提出一种基于增量时间法来判别系统主要失效模式.引入承损伤比和承力比两个参数,并以该阶段系统的时间增量最小为准则选取进入主要失效模式的单元,组合顺序失效元即可生成系统主要失效模式.该方法可为快速合理评估结构系统可靠性提供理论参考依据.

用地层倾角测井资料解释复杂构造的方法

倾角测井矢量图可以标示出井眼范围内各深度点的地层产状，一定的地层构造形态在矢量图上有一定的倾角矢量组合模式。通过正演计算，总结出了１９种褶曲和断层等构造组合模式的样板及在一口井内各构造模式间的“串”、“缺”、“嵌”连接规律。对照组合模式样板进行矢量组合模式识别，采用“倾角矢量逐点叠加法”，可把井眼范围纵向排列的倾角矢量转换成任意方位的地层视产状，绘制构造剖面图。用多个剖面的地层空间坐标数据可绘制倾角构造平面图，确定钻遇构造的形态。据此原理，编制了一套倾角测井构造解释软件系统。

太赫兹E面分支波导定向耦合器研究

本文基于微细加工技术中的深反应离子刻蚀(DRIE)技术设计了一款中心频率在0.355THz的E面3d B四分支矩形波导定向耦合器。利用奇偶模分析方法和级联理论分析方法进行分析,计算出了其在给定耦合度条件下各结构初值。使用Ansoft HFSS对四分支波导定向耦合器进行仿真优化,结果表明该耦合器性能优异,在0.35-0.36THz频段内,隔离度优于40d B,各端口的回波损耗大于40d B,插入损耗小于0.2d B。本文所设计的分支波导定向耦合器结构简单紧凑、性能优越,具有广阔的应用前景。