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监测数据驱动的在役高桩码头结构可靠度评估
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作者 张鹏 刘伟 +3 位作者 崔春义 许成顺 季则舟 尤再进 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第3期468-474,619,共8页
为实现在役高桩码头结构安全性能评价,提出了一种基于监测数据与广义Pareto分布(generalized Pareto distribution,简称GPD)模型的结构可靠度计算方法。首先,基于高桩码头桩基结构响应信息建立广义Pareto分布概率模型,分别采用超阈值均... 为实现在役高桩码头结构安全性能评价,提出了一种基于监测数据与广义Pareto分布(generalized Pareto distribution,简称GPD)模型的结构可靠度计算方法。首先,基于高桩码头桩基结构响应信息建立广义Pareto分布概率模型,分别采用超阈值均值图法、Hill图法、最小均方误差法和峰度法确定GPD概率模型的阈值参数;其次,结合滤过泊松过程得到桩基结构响应极值的概率分布函数;最后,采用蒙特卡洛方法计算得到高桩码头整体桩基结构的失效概率及可靠度指标。实例验证结果表明:GPD模型对高桩码头整体桩基结构的弯矩数据的尾部数据拟合效果较好,并能够比较准确地建立高桩码头整体桩基结构弯矩极值的概率分布函数;当服役基准期为50 a时,计算得到高桩码头整体桩基结构抗弯能力的可靠度指标为3.854,满足目标可靠度指标的要求。 展开更多
关键词 高桩码头 结构可靠度 弯矩极值 广义PARETO分布 滤过泊松过程
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基于无损检测和概率的古代石拱桥结构可靠度评估 被引量:2
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作者 龚祝存 王音智 +2 位作者 段凯悦 史靖韬 崔德山 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期120-128,共9页
中国古代石拱桥由于其年代久远、结构复杂、露天保存以及可靠度评估过程中参数不易确定等特点,导致传统结构稳定性分析评估方法难以准确评估古代石拱桥结构实际响应和可靠度。提出一种基于无损检测和概率的古代石拱桥结构可靠度评估方... 中国古代石拱桥由于其年代久远、结构复杂、露天保存以及可靠度评估过程中参数不易确定等特点,导致传统结构稳定性分析评估方法难以准确评估古代石拱桥结构实际响应和可靠度。提出一种基于无损检测和概率的古代石拱桥结构可靠度评估方法。该方法首先提出利用无损检测技术或工程地质类比法获取石拱桥结构物理力学参数并建立数值模型;然后基于无损检测数据或《工程地质手册》,利用敏感性分析方法确定对石拱桥整体结构响应影响较大的关键参数,即第一类关键参数,并根据参数先验分布提出不同的抽样方法,生成随机样本实现贝叶斯更新过程;最后通过ANSYS软件对桥梁结构的响应进行有限元分析,并利用可靠度分析方法计算出石拱桥结构可靠度指标,并根据相关标准对石拱桥结构安全与可靠度进行评估。以全国重点文物保护单位隋代赵州桥(大石桥)为研究对象建立简化模型,采用本文提出的可靠度评估方法计算得到目前赵州桥的可靠度为3.42,该桥梁安全等级为二级,该评估结果与实际情况基本相符,从而验证了本文方法的可靠性和可行性。该方法可规避传统物理力学检测过程中对石拱桥古建筑的损害,筛选出的关键参数合理,且数据更新处理充分考虑模型参数的不确定性,从而可更精确地计算出古代石拱桥可靠度指标,可为古建筑文物的预防性保护提供科学依据。 展开更多
关键词 古代石拱桥 结构可靠度评估 无损检测技术 概率 贝叶斯更新 赵州桥
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基于随机分布特性的退化结构可靠度评估方法
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作者 杨再有 吕昊 赵亚平 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1417-1424,共8页
为了解决在基于随机载荷及强度退化的结构可靠度评估中采用近似算法而存在结果不准确、对模型参数敏感等问题,提出了基于随机分布特性的建模方法.该方法考虑随机载荷出现的分布特性,应用载荷-强度模型和随机过程理论以提高可靠度计算的... 为了解决在基于随机载荷及强度退化的结构可靠度评估中采用近似算法而存在结果不准确、对模型参数敏感等问题,提出了基于随机分布特性的建模方法.该方法考虑随机载荷出现的分布特性,应用载荷-强度模型和随机过程理论以提高可靠度计算的准确性.以随机载荷计数模型是泊松过程为例,分析证明了随机载荷到达时间的分布特性,基于此推导了第1次载荷作用的可靠度公式,并根据全概率公式对结构可靠度的计算公式进行了理论推导.算例分析表明,该方法与Monte Carlo仿真结果一致,验证了方法的正确性,与其他方法对比提高了可靠度计算的准确性. 展开更多
关键词 结构可靠度 随机分布 退化结构 载荷-强模型 Monte Carlo
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二阶混沌多项式的概率密度精确计算及其结构可靠度应用
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作者 刘腾 翁叶耀 +1 位作者 张玄一 赵衍刚 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期28-38,共11页
混沌多项式展开是一种广泛使用的方法,用于建立功能函数的代理模型,以方便对随机结构进行不确定性量化及可靠度分析。然而,在某些可靠度分析问题中经常需要混沌多项式展开模型的概率密度函数作为随机变量的完整表达,但在一般情况下难以... 混沌多项式展开是一种广泛使用的方法,用于建立功能函数的代理模型,以方便对随机结构进行不确定性量化及可靠度分析。然而,在某些可靠度分析问题中经常需要混沌多项式展开模型的概率密度函数作为随机变量的完整表达,但在一般情况下难以准确计算混沌多项式展开模型的概率密度函数。为研究二阶混沌多项式展开模型的概率密度函数计算方法,通过正交变换消除模型中的交叉项,推导出二阶混沌多项式展开其特征函数的显式表达式,然后利用快速傅里叶变换求得二阶混沌多项式展开的概率密度函数,并通过数值算例验证了所提方法在结构可靠度应用中的准确性和适用性。研究结果表明:所提方法能获得二阶混沌多项式模型的概率密度函数与累积分布函数,计算结果与理论精确解吻合,获得的非中心卡方分布的累积分布函数尾部可与精确值在10^(-8)水平上保持一致,且适用于高维情形。同时,所提方法能高效准确地给出不同响应阈值下的结构失效概率,即使是在10^(-8)水平上的小失效概率情形。相较于前四阶矩方法,所提方法计算精度更高,对于输出变量具有强非高斯性的情况依然适用。此外,由于二阶混沌多项式展开模型代理强非线性功能函数存在一定误差,因此所提方法对于强非线性问题存在一定局限性。 展开更多
关键词 结构可靠度 混沌多项式展开 特征函数 概率密函数 傅里叶变换
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重力坝抗滑稳定的结构可靠度模型 被引量:8
5
作者 瞿尔仁 徐金 +2 位作者 束兵 郭兆清 戴景君 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2004年第4期376-379,共4页
通过对重力坝的受力分析,得到结构的荷载效应S及结构的抗力R。为建立重力坝抗滑稳定的结构可靠度模型,文章根据结构可靠度理论,建立了功能函数Z与R、S之间的直接关系,即Z与上、下游水位H1、H2之间的直接关系,从而分析结构是否满足可靠... 通过对重力坝的受力分析,得到结构的荷载效应S及结构的抗力R。为建立重力坝抗滑稳定的结构可靠度模型,文章根据结构可靠度理论,建立了功能函数Z与R、S之间的直接关系,即Z与上、下游水位H1、H2之间的直接关系,从而分析结构是否满足可靠性要求。推导的结果还表明了,可以适当的通过增加上、下游坝坡坡率来增加Z的值。 展开更多
关键词 重力坝 抗滑稳定 结构可靠度 功能函数 结构可靠度模型
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Monte-Carlo随机有限元结构可靠度分析新方法 被引量:27
6
作者 王东 陈建康 +2 位作者 王启智 陈媛 黄宇 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期20-26,共7页
基于条件抽样、对偶抽样及Neumann展开技术,同时,为试图一定程度地解决"计算模型的不确定性"问题,考虑到岩石、混凝土等材料的单轴抗压强度σc和双轴等压强度σcc不同的特性,将3参数统一强度理论引入随机有限元程序,建立了Mon... 基于条件抽样、对偶抽样及Neumann展开技术,同时,为试图一定程度地解决"计算模型的不确定性"问题,考虑到岩石、混凝土等材料的单轴抗压强度σc和双轴等压强度σcc不同的特性,将3参数统一强度理论引入随机有限元程序,建立了Monte-Carlo三维非线性随机有限元结构可靠性分析模型。模拟成果表明,采用该模型的模拟收敛性良好,模拟效率较高、成本较低,可靠指标β值精度满足实用要求,在大型复杂结构的设计及可靠度分析研究中具有实用价值。 展开更多
关键词 结构可靠度 Monte-Carlo随机有限元 条件抽样 对偶抽样 Neumann展开
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基于蒙特卡洛法的埋地悬空管道结构可靠度分析 被引量:14
7
作者 白路遥 施宁 +3 位作者 李亮亮 马云宾 蔡永军 姬江 《西安石油大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第5期48-52,59,共6页
为了计算埋地悬空管道的可靠度,基于蒙特卡洛统计模拟法,结合受力特征,建立了埋地悬空管道结构可靠度计算模型并计算了某黄土湿陷区埋地悬空管道的可靠度。为了描述不同影响因素对管道可靠度的影响程度,从管道失效概率的角度定义了参数... 为了计算埋地悬空管道的可靠度,基于蒙特卡洛统计模拟法,结合受力特征,建立了埋地悬空管道结构可靠度计算模型并计算了某黄土湿陷区埋地悬空管道的可靠度。为了描述不同影响因素对管道可靠度的影响程度,从管道失效概率的角度定义了参数的敏感性指标,对管道设计中经常涉及的管道外径、壁厚、埋深、悬空长度、屈服强度、温度差、管道内压7个随机变量进行了敏感性分析,讨论了参数的变化对管道可靠度的影响。结果表明:建立的埋地悬空管道可靠度计算模型能够对埋地悬空管道的可靠度进行计算;管道的悬空长度对可靠性影响程度最大,最大程度减小管道的悬空长度,适当减小管道埋深,降低管道内压,增大管道壁厚和屈服强度,有助于提高管道的可靠度。 展开更多
关键词 蒙特卡洛法 埋地悬空管道 结构可靠度 敏感性分析 黄土湿陷
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基于最大熵原理与最优化方法的隧道衬砌结构可靠度分析 被引量:17
8
作者 张道兵 杨小礼 +1 位作者 朱川曲 王卫军 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期663-668,共6页
针对隧道衬砌结构参数的随机性、分布的多样性与极限状态功能函数高度非线性的特征,运用最大熵原理对隧道衬砌结构参数进行估计,得到符合实际的参数估计值;然后,根据隧道衬砌结构稳定的极限状态方程,从结构可靠度指标的几何涵义出发,建... 针对隧道衬砌结构参数的随机性、分布的多样性与极限状态功能函数高度非线性的特征,运用最大熵原理对隧道衬砌结构参数进行估计,得到符合实际的参数估计值;然后,根据隧道衬砌结构稳定的极限状态方程,从结构可靠度指标的几何涵义出发,建立其可靠度指标计算的优化数学模型,并运用Microsoft Excel工作表中的规划求解功能得到其可靠度指标。结合工程实际,给出具体算例,且指出提高隧道衬砌结构可靠度的途径。研究结果表明:该方法用于计算工程结构可靠度指标无需将状态函数线性化,不受基本变量维数限制,收敛速度快,计算效率高,且与蒙特卡罗100万次直接抽样法计算结果相比,具有很高的精度,能广泛适用于隧道及地下工程领域的可靠度计算和分析。 展开更多
关键词 隧道衬砌 最大熵原理 结构可靠度指标 优化算法
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结构可靠度模拟的方向重要抽样法 被引量:18
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作者 贡金鑫 何世钦 赵国藩 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期655-661,共7页
方向抽样法是结构可靠度Monte-Carlo模拟的方法之一。同其他的抽样方法一样,为提高抽样效率,需进行重要抽样。本文提出一种新的方向重要抽样法,该方法通过构造以验算点为球心的椭球,将以验算点为抽样中心的方向矢量变换为以原坐标系原... 方向抽样法是结构可靠度Monte-Carlo模拟的方法之一。同其他的抽样方法一样,为提高抽样效率,需进行重要抽样。本文提出一种新的方向重要抽样法,该方法通过构造以验算点为球心的椭球,将以验算点为抽样中心的方向矢量变换为以原坐标系原点为中心的方向矢量,进而建立重要方向抽样的失效概率估计公式。在这种方法中,所构造的椭球半轴的长度为待定参数。分析表明,对于实际结构中的非闭合型极限状态方程,理论上应使与极限状态曲面正交的半轴的长度大于由一次二阶矩方法计算的可靠指标,本文建议取可靠指标值的1.1-1.2倍,其余半轴的长度可通过优化确定,本文采用了边模拟边优化的方法。算例分析表明,本文方法可以大大提高模拟的效率和精度,在随机变量数目较多时效果更为明显。 展开更多
关键词 方向抽样法 结构可靠度 Monte—Carlo模拟 抽样效率 球坐标系 参数取值
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一种改进的结构可靠度分析中响应面法 被引量:13
10
作者 张哲 李生勇 滕启杰 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期57-60,共4页
在实际工程结构的可靠度分析中,极限功能函数通常很难用明确的表达式表达,响应面法因其自身的优点得到了广泛的应用.为进一步提高求解效率,提出了一种改进措施,在迭代求解过程中,不同于通常的每次都在插值点处展开2n+1个样本点,而是用... 在实际工程结构的可靠度分析中,极限功能函数通常很难用明确的表达式表达,响应面法因其自身的优点得到了广泛的应用.为进一步提高求解效率,提出了一种改进措施,在迭代求解过程中,不同于通常的每次都在插值点处展开2n+1个样本点,而是用插值点逐步替代距离极限状态曲面最远的点,直至收敛到给定的精度要求.通过算例进行的对比分析证明,改进的响应面法在没有降低计算精度的前提下,使有限元分析次数显著减少.该方法尤其适用于大型复杂结构的可靠度分析. 展开更多
关键词 结构可靠度 响应面法 极限功能函数 插值点 极限状态曲面
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一种与结构可靠度分析几何法相结合的响应面方法 被引量:118
11
作者 佟晓利 赵国藩 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第4期51-57,74,共8页
提出一种迭代格式的响应面方法,以模拟实际工程中常见的功能函数不能明确表达的极限状态曲面.结合结构可靠度分析中的几何法,可直接应用现有的确定性的结构分析程序,对大型结构进行可靠度分析.数值结果表明本文方法具有较好的效率和精度.
关键词 结构可靠度 响应面 极限状态曲面 可靠分析
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结构可靠度分析的响应面法及其Matlab实现 被引量:77
12
作者 桂劲松 康海贵 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期683-687,共5页
对功能函数不能明确表达的问题进行可靠度分析,常采用响应面法。其中以求得验算点为目的迭代的二次多项式序列响应面法应用较为广泛,本文给出了该方法的Matlab源程序。提出了基于Matlab的插值响应面法和BP神经网络响应面法,介绍了其在Ma... 对功能函数不能明确表达的问题进行可靠度分析,常采用响应面法。其中以求得验算点为目的迭代的二次多项式序列响应面法应用较为广泛,本文给出了该方法的Matlab源程序。提出了基于Matlab的插值响应面法和BP神经网络响应面法,介绍了其在Matlab环境下的实现方法,并进行了三种方法的对比分析。Matlab语言基本元素是矩阵,提供了各种矩阵的运算和操作,其中包含结构可靠度计算中常用的各种数值计算方法工具箱。采用Matlab语言构造响应面函数,进行结构可靠度计算,可充分发挥其矩阵运算功能及各种工具箱的作用,使编程效率大大提高,且语法简便,易于掌握。Matlab语言在可靠度计算中的应用,会对结构可靠性理论的推广使用起到积极推进作用。 展开更多
关键词 结构可靠度 Mattab 响应面法
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结构可靠度分析的变f序列响应面法及其应用 被引量:41
13
作者 武清玺 卓家寿 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期75-78,共4页
提出了结构可靠度分析的变f序列响应面法和相应的收敛控制准则 ,并应用于非线性极限状态函数的可靠度计算 .该方法用简单的二次函数逐步逼近原来的复杂函数 ,并由该二次函数计算可靠指标的近似值 .这一方法简化了迭代计算过程 ,减少了... 提出了结构可靠度分析的变f序列响应面法和相应的收敛控制准则 ,并应用于非线性极限状态函数的可靠度计算 .该方法用简单的二次函数逐步逼近原来的复杂函数 ,并由该二次函数计算可靠指标的近似值 .这一方法简化了迭代计算过程 ,减少了迭代次数 ,有效地提高了计算精度和计算效率 ,对于大型复杂结构的可靠度分析较为适宜 ,并可推广应用于动力问题等的可靠度分析 . 展开更多
关键词 非线性 极限状态函数 序列响应面法 结构可靠度
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结构可靠度分析的向量型层递响应面法 被引量:13
14
作者 杨绿峰 李朝阳 杨显峰 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第7期105-110,共6页
结构可靠度分析的传统响应面法和随机响应面法都属于标量型响应面法,为克服其局限性,利用预处理Krylov子空间法研究建立了结构可靠度分析的向量型层递响应面法。首先将随机刚度矩阵和节点荷载向量线性展开,通过选取合适的预处理器建立... 结构可靠度分析的传统响应面法和随机响应面法都属于标量型响应面法,为克服其局限性,利用预处理Krylov子空间法研究建立了结构可靠度分析的向量型层递响应面法。首先将随机刚度矩阵和节点荷载向量线性展开,通过选取合适的预处理器建立了预处理Krylov子空间及层递基向量,据此将随机节点位移向量进行层递展开,形成向量型的层递响应面。进而,利用混沌多项式展开层递基向量和层递响应面,根据混沌多项式确定层递响应面的样本点选取方法。在此基础上,根据可靠指标的几何含义,利用响应量的层递展开式建立了结构可靠度分析的迭代算法。算例分析表明,该方法与传统响应面法或随机响应面法相比,能够取得更高的计算效率和计算精度。 展开更多
关键词 结构可靠度 层递响应面 KRYLOV子空间 预处理器
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基于SVM的结构可靠度分析响应面方法 被引量:15
15
作者 金伟良 唐纯喜 陈进 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期713-718,共6页
响应面法是解决隐式极限状态方程结构可靠度分析问题比较理想的方法,其关键问题是响应面函数的重构。根据响应面方法经验点集的小样本特点,利用支持向量机(SVM)对小样本数据良好的学习和泛化能力,用SVM重构结构响应面方程,建立了基于SV... 响应面法是解决隐式极限状态方程结构可靠度分析问题比较理想的方法,其关键问题是响应面函数的重构。根据响应面方法经验点集的小样本特点,利用支持向量机(SVM)对小样本数据良好的学习和泛化能力,用SVM重构结构响应面方程,建立了基于SVM的隐式极限状态方程结构可靠度分析的响应面方法。在此基础上,文中提出了改进SVM响应面方法,改进的方法充分利用每次有限元计算成果,大幅减少了有限元计算次数。算例表明本文方法具有很好的计算精度和计算效率。 展开更多
关键词 支持向量机(SVM) 响应面法(RSM) 结构可靠度
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基于随机响应面法的结构可靠度研究 被引量:14
16
作者 刘颖 杨绿峰 莫远昌 《广西大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2008年第4期366-369,373,共5页
基于Karhunen-Loève正交级数对随机场进行离散,并利用Hermite混沌多项式将结构位移响应量表示成为随机场离散变量的函数,研究建立了结构抽样模拟分析的随机响应面法,进而建立了与结构失效准则相对应的极限状态函数,结合几何法提出... 基于Karhunen-Loève正交级数对随机场进行离散,并利用Hermite混沌多项式将结构位移响应量表示成为随机场离散变量的函数,研究建立了结构抽样模拟分析的随机响应面法,进而建立了与结构失效准则相对应的极限状态函数,结合几何法提出了结构可靠度分析的随机响应面法计算格式.分析了二阶、三阶随机响应面的特性,并同可靠度分析的蒙特卡罗法进行了比较,结果表明本文方法具有更好的计算精度和计算效率. 展开更多
关键词 结构可靠度 随机响应面法 蒙特卡洛法 Karhunen—Loeve级数
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结构可靠度分析方法综述 被引量:31
17
作者 朱殿芳 陈建康 郭志学 《中国农村水利水电》 北大核心 2002年第8期47-49,共3页
详细阐述了结构可靠度计算方法 ,对改进的一次二阶矩法、JC法、几何法、高次高阶矩法、响应面法、蒙特卡罗方法、随机有限元法等点可靠度计算方法进行了分析 ;
关键词 结构可靠度 一次二阶矩法 响应面法 蒙特卡罗方法 随机有限元法
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一种计算结构可靠度的一元分解法 被引量:7
18
作者 谭海涛 徐定海 王善 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期883-886,共4页
针对重要结构可靠度计算中的高精度要求,提出了一种用于结构可靠度计算的一元分解法,即采用一种新的分解方法,将考虑随机载荷、材料特性以及几何尺寸随机性在内的多随机量的功能函数在设计验算点处近似展开为由一系列一元函数项组成的... 针对重要结构可靠度计算中的高精度要求,提出了一种用于结构可靠度计算的一元分解法,即采用一种新的分解方法,将考虑随机载荷、材料特性以及几何尺寸随机性在内的多随机量的功能函数在设计验算点处近似展开为由一系列一元函数项组成的多项式,在此基础上进行函数响应面的生成以及蒙特卡罗模拟来求解结构可靠度.与一次二阶矩法和二次二阶矩法相比,其计算次数没有显著增加,且考虑了二次以上高次项的影响,计算精度明显提高.结果表明,该方法能够准确高效地计算结构失效概率,为结构可靠度研究提供了一种新的实现途径. 展开更多
关键词 结构可靠度 功能函数 设计验算点 一元分解
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计算结构可靠度改进的JC法 被引量:7
19
作者 李典庆 张圣坤 周建方 《机械设计》 CSCD 北大核心 2002年第3期48-50,共3页
针对JC法在计算结构可靠度时有时不收敛的情况 ,提出了一种改进的JC法。该方法能解决功能函数为线性时JC法不收敛的问题 ,算例计算分析表明 ,提出的方法其精度与JC法一样 ,收敛速度比JC法快 。
关键词 可靠指标 JC法 收敛性 验算点 结构可靠度
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用MATLAB实现蒙特卡罗法计算结构可靠度 被引量:37
20
作者 冯晓波 杨桦 《中国农村水利水电》 北大核心 2002年第8期50-51,共2页
针对应用蒙特卡罗直接抽样法解决结构可靠度所遇到的困难 ,提出利用MATLAB的强大数值计算功能解决此类问题。利用MATLAB进行蒙特卡罗抽样模拟 ,在一定程度上减少了对连续型分布采用直接抽样时的困难 。
关键词 结构可靠度 蒙特卡罗法 MATLAB 可靠 随机数
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