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结构体系可靠度分析方法研究

基于可靠度的思想进行结构设计和评价是近几十年来结构王程中的一大进步,但是目前的应用还主要停留在构件可靠度水平,而工程中的结构大都是由许多构件组成的结构体系,如何对结构体系进行可靠度分析是近年来可靠度研究的一个热点,而寻求结构体系的主要失效模式与计算体系失效概率又是体系可靠度分析的两大难点。本文针对体系可靠度分析中的这两大难点开展研究,取得以下主要成果:1、针对功能函数没有明确表达式的可靠度问题,提出了一种新的计算方法。此方法以差分代替微分,利用近似的线性函数或非线性方程求解可靠指标和验算点。如果当前迭代点距极限状态曲面较远,则通过非线性方程求解可靠指标和验算点,反之,通过近似的线性函数求解可靠指标和验算点,以保证计算过程中迭代点距极限状态曲面越来越近。此方法无需拟合响应面,计算过程简单,在保证计算精度的同时,提高了计算效率。一般情况下,可比传统方法计算量少30~40%,从而为大型结构的可靠度分析提供了条件。2、提出了一种计算体系  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

长距离输水工程的关键结构体系可靠度研究

实际工程中存在大量的不确定性,定量描述和把握不确定性对工程的影响,对保障工程的安全性具有重要的意义。长距离输水工程规模大、线路长,面对众多复杂的不确定环境因素影响,其安全性倍受关注。从宏观上看,长距离输水工程是一个主要由渠道和建筑物组成的串联体系,而串联体系中关键结构的安全性对整个体系的安全性具有重大影响。本文以南水北调中线工程为背景,研究长距离输水工程的关键结构体系可靠度问题。渡槽在南水北调中线工程建筑物中,规模相对较大、结构相对复杂;南水北调中线工程绝大部分渠段均采用明渠输水,线路总长中渠道所占比重大。因此,大型渡槽和渠道边坡的体系可靠性在一定程度上就反映了整个供水系统的可靠性,其体系可靠性评价是长距离输水系统安全分析需要解决的一个关键问题。由此,论文在可靠度计算的基本理论、渡槽的体系可靠度计算方法、渠道边坡稳定的体系可靠度计算方法等方面开展了深入的研究,取得以下主要研究成果:(1)将抽样点投影到失效面上,利用被分离变量的分...  (本文共146页) 本文目录 | 阅读全文>>

广西大学
广西大学

结构体系可靠度分析的自适应β约界法研究

结构体系可靠度理论长期以来一直是国内外结构可靠度研究领域的难点和热点。由于结构体系可靠度理论目前还存在较多关键问题尚未解决,从而制约了工程结构可靠度设计理论从构件可靠度层面向整体可靠度层面的跨越和发展。结构体系可靠度分析包括两大核心难题:一是如何高效准确地识别主要失效模式;二是如何计算多失效模式的联合失效概率。其中,主要失效模式的识别是结构体系可靠度分析的关键和基础。由于材料参数、荷载条件、几何尺寸等因素存在的随机性,导致随机结构的失效演化呈现多样性,可能存在数目众多的关键候选失效元件和主要失效模式。传统的失效模式分析方法由于缺乏高效的分枝约界策略,从而难以兼顾失效模式分析的精度和效率:一方面,为了保证计算效率,往往会遗漏关键候选失效元件和主要失效模式;另一方面,为了保证计算精度,则往往会由于候选失效元件选取过多而出现“组合爆炸”。所以,目前国内外还缺乏一种能够实现自适应分枝约界的高效体系可靠度分析方法。鉴于此,本文重点围绕结构...  (本文共156页) 本文目录 | 阅读全文>>

广西大学
广西大学

结构失效模式识别和体系可靠度分析的无路径依赖性方法研究

结构的失效模式识别和体系可靠度分析是开展结构优化设计、维护加固和安全评估的重要基础。传统的结构失效模式识别方法需要在加载过程中逐级修改材料本构关系和有限元控制方程,存在失效路径依赖性问题。同时,传统的结构体系可靠度分析方法存在主要失效模式难以识别和多失效模式联合失效概率计算繁琐两大难点。因而,开展结构失效模式识别和体系可靠度分析的高效新方法研究,具有重要的理论意义及工程应用价值。近年来新发展的弹性模量缩减法(EMRM)基于线弹性有限元计算模型,在迭代过程中可以通过缩减高承载单元的弹性模量来模拟结构的损伤演化,具有计算原理简单、计算效率高、不依赖失效路径(即无路径依赖性)等优点。鉴于此,本文基于EMRM,重点围绕工程结构的失效模式识别和体系可靠度分析开展研究,主要研究内容包括:(1)基于传统的弹塑性增量分析法(EPIA),利用杆件横截面的弹性核相对高度来判断截面进入塑性屈服的程度,进而提出了一种杆系结构的失效模式识别方法,为利用E...  (本文共149页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

基于迭代自适应响应面法的结构体系可靠度研究

不含交叉项和完全二次型的二次多项式传统响应面法的应用最为广泛,但是它们在效率和精度两个方面往往不能兼得。考虑交叉项的自适应响应面法则可以在这两个方面之间达到一个很好的平衡。为进一步提高精度要求,通过引入多次更新样本中心思想和迭代收敛准则,本文对考虑交叉项的自适应响应面法进行了改进。对4种不同类型的数值算例分析可知:改进之后的考虑交叉项的迭代自适应响应面法效率较高,且计算结果精度得到提高。基于响应面法的结构可靠度分析,较多针对于仅含有一个功能函数的单一失效模式的构件可靠度情况,并能得到较理想的结果。然而,对于经典体系可靠度和一般体系可靠度问题而言,往往含有多个功能函数。学者们往往通过引入多重响应面的方法对其进行处理,却丢失了响应面法在效率和精度这两方面的优点。基于等价极值事件理论,可将经典结构体系可靠度问题和一般结构体系可靠度问题均转化为仅含一个功能函数的简单等价可靠度问题形式,从而可使响应面法能在体系可靠度分析中得以很好地运用,...  (本文共103页) 本文目录 | 阅读全文>>

广西大学
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平面钢框架基于改进随机摄动法的体系可靠度分析

结构体系可靠度分析是近年来研究的热点问题,随机摄动有限元法因思路简单而备受关注,但用其分析框架结构体系可靠度需要精确求解结构刚度矩阵对随机变量的偏导数,因过于复杂而限制了其在结构体系可靠度分析中的应用。本文将改进的随机摄动法(MSPM)和结构极限承载力计算的QR法相结合,来分析钢框架结构体系的可靠度,克服了随机摄动有限元法的缺陷,大大提升了结构体系可靠度分析的效率,具有重要的理论意义和工程实用价值。本文将已有的改进随机摄动法MSPM和QR法相结合,同时考虑了不同随机变量及其相关性、梁柱连接的半刚性对结构体系可靠度的影响。主要工作如下:1.介绍了改进随机摄动法的计算格式,此方法求解随机问题避免了传统摄动法求解偏导数的麻烦,与蒙特卡洛法相比,该方法需要的样本少,计算简单且具有较高的精度。2.采用QR法建立钢框架结构极限承载力计算的数值模型,并与改进的随机摄动法MSPM相结合,建立钢框架结构体系可靠度分析的新算法:改进的随机摄动-QR...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>