强度退化分析的结构非概率动态可靠性模型

基于非概率集合理论,给出了非概率可靠性指标的定义,阐述了不确定结构的区间分析和凸集合模型两种非概率可靠性的计算方法,并分析了两种方法获得非概率可靠性指标之间的关系。将不确定参数用区间和凸集合两种方式进行定量化描述,利用非概率可靠性指标的计算方法,对结构可靠性进行预测,通过比较两种方法对结构状态函数的响应范围,判断两种方法的合理性。通过两个算例进行分析,并与montecarlo方法比较,验证了凸集合方法用于结构可靠性分析的可行性与优越性。

工程实际中的构件或材料由于不可避免地存在缺陷或裂纹,其强度大大低于理想模型的强度.考虑含裂纹结构的性能参数、几何参数及作用载荷、缺陷特征等的不确定性的可靠性分析具有重要的工程实际意义.针对大型、贵重构件或材料样本数据少、统计信息缺乏的情况,提出了含缺陷结构断裂失效的非概率可靠性分析方法.对非概率可靠性度量方法进行了分析、比较,由于以断裂判据建立的功能函数往往为多维非线性方程,针对非概率集合可靠性模型的计算困难,提出用monte-carlo模拟方法计算非概率可靠度具有易实现、精度高的特点.本文方法克服了概率断裂力学(pfm)方法需要大量统计数据的局限性,具有重要的工程应用价值.实例分析对本文方法的可行性和有效性进行了验证.

结构非概率可靠性模型在断裂力学分析中的应用研究——工程实际中的构件或材料由于不可避免地存在缺陷或裂纹，其强度大大低于理想模型的强度．考虑含裂纹结构的性能参数、几何参数及作用载荷、缺陷特征等的不确定性的可靠性分析具有重要的工程实际意义．针对大型...

结构非概率可靠性分析中,结构的可靠性是通过非概率可靠性指标度量的。文中研究结构非概率可靠性的度量方法,对比分析基于区间的非概率可靠性模型和基于凸集合模型的非概率可靠性模型两种情况下的非概率可靠性指标,证明它们之间存在着确定的函数关系,揭示两种指标之间的差异是由不确定因子所决定的本质,并对其进行定性解释。同时得到一些有用的结论。

当不确定性信息量不足以精确确定概率模型时,基于凸模型的非概率可靠性理论为工程结构安全性提供一种有效的评估方法.论文基于材料、几何及荷载大小等不确定性因素扰动界限的多椭球模型描述,运用标准化变换和标准空间广义无穷范数度量,给出定义非概率可靠性指标的极小极大优化数学模型.该非概率可靠性指标可理解为结构所能容许的参数不确定范围与实际不确定范围的相对\"长度\"比值.通过对极限状态方程的线性化近似,推导优化问题的显式迭代公式,实现非概率可靠性指标的简便求解.数值算例验证了论文迭代算法的正确性和有效性.

考虑到不确定性因素,将机床主轴设计中的参数看作区间变量,应用非概率可靠性理论,建立了机床主轴基于区间分析的非概率可靠性模型,给出了多区间变量非线性函数的非概率可靠性度量方法,提出了基于主轴扭转强度和挠度的可靠性度量指标。对xh2320/4机床主轴进行分析结果表明:所提出的区间分析方法在实际工程中的可行性。

根据岩土参数的区间性特点,引入区间分析方法,把岩土力学参数以及由此得到的响应量当作区间变量,建立基于区间分析的岩土结构稳定非概率可靠性分析模型.针对区间四则运算方法当输入变量的个数较多或输入变量的区间较宽时,常常会过宽地估算响应量变化区间,引入改进区间截断法对其进行求解,解决了区间运算结果扩张问题,在此基础上采用优化法解决了非概率可靠性指标的求解.将该方法应用于工程实例,分析结果表明了该方法的可行性.

当得不到足够的统计数据信息时,将结构的不确定参数描述为区间变量,结合区间变量的性质,定义一种结构非概率可靠性度量指标,并对结构系统非概率可靠性进行了深入的研究,在区间有限元基础上,提出了结构系统失效模式识别和体系非概率可靠性分析的一种有效途径。

将支持向量机回归技术引入隐式极限状态结构的非概率可靠性分析,基于未确知信息的分段均布描述模型,设计了训练样本抽取策略.为了统一样本尺度,根据分段均布模型与标准化区间均布模型的双射关系,将基本变量区域中的样本数据转化成标准区间变量域中的样本数据,保证了支持向量机训练的稳定性.给出了svr预测模型算法,并实现了在标准化区间变量域中直接抽取训练、测试及预测样本,使得样本抽取和蒙特卡罗模拟计算更便于实现.通过算例对方法的精度和可行性进行了验证,结果表明:该方法可解决隐式极限状态结构的非概率可靠性分析问题,且应用简便.

将基于分段描述的结构非概率可靠性模型引入含缺陷结构的可靠性分析,结合断裂判据,并用分段描述模型刻画未确知变量,实现了非概率的断裂力学分析,克服了概率断裂力学方法对原始数据要求高的局限和未确知信息区间均匀分布模型过于保守的缺陷,有效解决了含裂纹结构在小样本、贫信息场合的可靠性评定问题。通过算例,对文中方法的可行性和有效性进行了验证。

基于概率分布理论,建立了截尾概率分布分析模型;为便于截尾概率分布可靠性分析,提出了计算可靠指标的新优化模型,该模型无需对概率分布进行当量正态化,也无需知道概率分布类型信息;给出了截尾概率分布在给定子区间内产生随机数的方法,使得montecarlo抽样成为可能。算例结果表明,截尾概率分布更符合实际情况,并且会使可靠指标提高,其影响不容忽视。

基于不确定参量的凸集合描述,研究了考虑非概率可靠性约束时,结构优化设计模型的求解问题。由于非概率可靠性指标是用一个极小极大模型来定义的,故以该指标作为设计约束,将得到一个嵌套的二级优化模型。为了求解该模型,提出了一种序列线性化的计算方法。利用非概率可靠性分析的拉格朗日乘子,逐步构造可靠性指标的一阶近似,通过序列线性规划法求解二级优化问题。该算法可用于区间变量和超椭球凸集模型并存的情形,具有较好的适用性。论文给出了主要的敏度计算公式,并通过简单算例对所提算法进行了验证。

将结构的不确定参数描述为区间变量,基于非概率可靠性模型研究结构可靠性的两种计算方法。一种方法是先优化得到结构功能函数的最大和最小值,再计算功能函数均值和离差的比值;另一种是将功能函数标准化,并构造一种有约束优化模型,最优解分量的绝对值即非概率可靠性指标。算例表明,两种算法对于任意功能函数都是可行的;对于线性功能函数,两者等效;对于非线性功能函数,两者略有差异。计算的差异来源于两种非概率可靠性定义的不同。

在非概率可靠性理论和优化设计方法的基础上,考虑机床主轴结构设计中结构设计参数具有的区间不确定性,建立了机床主轴结构的非概率可靠性模型,提出了机床主轴结构的非概率可靠性优化设计方法。工程算例及其结果表明文中的模型和方法具有一定的理论意义和实用价值。

岩体地下结构围岩稳定非概率可靠性的凸集合模型分析方法——在岩体地下结构围岩稳定可靠性分析中，由于岩体的物理力学参数本身的特点，通常只能在岩体分类的基础上给出其变化的区间，要得到其概率密度分布函数和隶属函数是非常困难的。采用传统的统计概率和模糊...

电路元件在工作时很容易受到外界信息的干扰,如电磁、噪声、辐射等,在设计电路信号最初阶段有必要计算出电路信号的可靠性概率。传统的计算方法为故障注入方法与解析模型方法,但是这两种方法在投入成本和计算精度上都不能满足人们的要求。基于eptm模型提出了一种新的电路信号可靠性计算方法,介绍了计算步骤,并对每一步进行了具体解析,实践证明给出的方法能够精确且快速地实现对电路信号可靠性的概率评估,提高设计阶段电路拓扑结构的效率,降低故障发生的概率,值得推广使用。

通过分析膨胀螺纹的失效位置,建立了o圈槽所在轴向截面拉应力的静强度可靠性模型,并计算几种设计的可靠性,在膨胀试验中进行了验证。

电路元件在工作时很容易受到外界信息的干扰,如电磁、噪声、辐射等,在设计电路信号最初阶段有必要计算出电路信号的可靠性概率。传统的计算方法为故障注入方法与解析模型方法,但是这两种方法在投入成本和计算精度上都不能满足人们的要求。基于eptm模型提出了一种新的电路信号可靠性计算方法,介绍了计算步骤,并对每一步进行了具体解析,实践证明给出的方法能够精确且快速地实现对电路信号可靠性的概率评估,提高设计阶段电路拓扑结构的效率,降低故障发生的概率,值得推广使用。

通过对高等级公路土工结构物基于区间分析的非概率研究,解决土工结构物非概率度量、方法等关键理论问题,可供同行参考、借鉴。

运用随机过程的正交展开方法,将地震动加速度过程表示为由10个左右的独立随机变量所调制的确定性函数的线性组合形式。结合概率密度演化方法和等价极值事件的基本思想,研究了非线性结构的抗震可靠度分析问题。以具有滞回特性的非线性结构为例,对某一多自由度的剪切型框架结构进行了抗震可靠性分析。结果表明:按照复杂失效准则计算的结构抗震可靠度较之结构各层抗震可靠度均低。这一研究为基于概率密度函数的、精细化的抗震可靠度计算提供了新的途径。

针对碳化耐久性概率可靠性评估需大量统计样本、实施中较为困难的问题,基于区间模型建立了钢筋混凝土碳化耐久性非概率可靠性评估模型,采用示例通过与规范中表达式结果对比,初步验证了所建模型及方法的有效性。基于碳化试验,发现概率与非概率可靠度指标临界值分别取1.25和1.0时,二者具有相同的碳化耐久期限。在相同计算精度条件下,与概率可靠性评估相比,非概率可靠性评估不确定参数取值易于确定,实用性强。进一步通过对不确定参数的区间特性进行灵敏度分析,发现与温度和湿度相比,保护层厚度的区间特征对钢筋混凝土结构碳化耐久年限影响最为明显。建议在钢筋混凝土结构所处环境人为无法干预的状况下,施工中严控保护层厚度可以有效提升结构碳化耐久年限。

结构模糊可靠性理论研究主要是建立仅考虑失效准则模糊性的结构模糊可靠性分析模型.在现有结构模糊可靠性分析理论研究的基础上,同时考虑工程中结构参数的随机性和区间模糊性,提出了模糊概率密度函数的概念,并推导相应的模糊概率密度函数公式,给出了反映随机参数区间模糊性的隶属函数的类型和选取方法.建立了同时考虑随机参数区间模糊性和失效准则模糊性的结构模糊可靠性分析模型.讨论了模糊可靠性分析模型与常规的随机可靠性分析模型的相容性.并给出算例进行验证,研究结果表明,采用该结构模糊可靠性分析方法更能全面地利用结构参数信息.