工程系统可靠度的逻辑分析与优化设计

基于结构逻辑图的理论，提出了以下确界算子和上确界算子分别作为串联与并联系统可靠度的计算模型；形成了复杂工程系统可靠度的逻辑分析方法，在此基础上，应用多阶段决策算子法，成功地求解了工程系统可靠度的优化设计问题，给出了桁架结构优化的数值计算例题。     

工程系统可靠度的逻辑分析与优化设计

基于结构逻辑图的理论，提出了以下确界算子和上确界算子分别作为串联与并联系统可靠度的计算模型；形成了复杂工程系统可靠度的逻辑分析方法。在此基础上，应用多阶段决策算子法，成功地求解了工程系统可靠度的优化设计问题；给出了桁架结构优化的数值计算例题。     

天线反射面精度和结构体系的可靠性分析

本文对随机风压荷载作用下天线反射面精度和结构体系的可靠性进行了分析，通过构造等价事件，导出了反射面精度可靠性计算公式。利用载荷增量法确定出结构的主要破坏模式，并利用坏阶矩理论和Ditlevsen狭边界法求得结构体系的可靠度，文中给出了一个计算实例。     

并联结构体系联合验算点确定的渐近方法

联合验算点是并联结构体系可靠度分析中的一个重要概念。应用渐近手段，本文提出确定并联结构体系联合验算点的渐近方法，这种方法将一个复杂的优化问题转化为一个简单的构件可靠度分析问题。计算表明，这种方法收敛稳定，效率高。     

基于功能的结构体系目标可靠度优化决策

根据“投资－效益”准则，提出了基于功能的结构体系目标可靠度优化决策的三种模型：概念模型、参数规划法模型和约束放松法模型；并根据最优性条件Kuhn-Tucher条件证明了当基于功能的结构体系可靠度约束均为作用约束时，参数规划法模型和约束放松法模型的等价性；最后对钢筋混凝土框架结构基于不同抗震功能的目标可靠度指标进行了优化计算。     

体系可靠度计算中改进的等价平面法

具有多个失效模式的结构体系可靠度计算是一个复杂的多维积分问题,很难直接得到结果,往往需要采用近似计算。在失效模式间的相关性较弱时一些近似计算方法可以得到较好的估计值,但是当各失效模式相关性较强时这些近似方法的误差较大。最初的等价平面法是用来计算并联体系失效概率的,但是需要进行迭代求解,而且其误差较大。本文推导了串联体系的等价平面法(EPM法)的解析公式,在此基础上提出了改进的等价平面法(IEPM法),该方法既可以计算串联体系也可以计算并联体系的失效概率,解决了体系可靠度在各失效模式相关性较强时近似计算误差较大的问题。经大量的算例验证,说明该方法在失效模式相关性较强时具有较高的计算精度。     

随机参数多自由度体系在平稳随机反应下的系统动力可靠性

对具有随机参数的多自由度体系,提出了求解其系统动力可靠度上、下限的一种计算方法。考虑结构的物理和几何参数具有随机性,从结构随机响应的频域表达式出发,利用求解随机变量数字特征的代数综合法和矩法,导出了随机参数多自由度体系在平稳随机激励下的平稳随机反应均方值的数字特征,再由动力可靠性的Poisson公式导出了随机参数结构的动力可靠度的计算公式,然后根据系统可靠性分析方法,分析了随机参数多自由度体系的系统动力可靠性,最后给出了系统动力可靠度上、下限的计算公式,并给出一个算例。     

基于优化算法的串联体系可靠度分析

结构体系的失效概率数学上可以表示为结构体系失效域上联合概率密度函数的积分，一般情况下很难直接积分求解。近几十年来，结构体系可靠度分析一直是可靠度领域的一个研究热点，人们提出许多方法，如：Monte—Carlo法、重要性抽样法与界限法和概率网络估算技术等，这些算法在求解精度、计算效率、收敛性和易使用性等方面是不同的。本文采用优化算法(改进的可行方向法、序列线性规划和序列二次规划法)进行串联体系可靠度分析，并且与其他算法(HL—RF法、Monte—Carlo法和重要性抽样法)的结果以及一些精确解进行了比较。结果表明，相对于其他算法，基于优化算法的可靠度分析适用性广，在收敛性和健实性等方面具有明显的优势。     

阻抗式和简单调压室甩荷时水位波动的显式计算方法

目前对调压室水位波动的研究主要有图解法和数值计算。尚未看到考虑阻力项后调压室水位波动随时间变化的显函数计算方法。本文从调压室的基本微分方程出发，采用泰勒级数展开式推导了阻抗式和简单式调压室甩荷时水位波动的显式计算方法。运用这种方法不仅可以计算调压室水位波动的过程，而且可以方便的计算调压室的最高涌浪和第二振幅。     

基于LCF-Kriging模型的结构多失效模式可靠度计算

针对多失效模式下结构体系可靠度计算中的代理模型构建成本与计算精度如何权衡的问题，本文以减小体系失效概率预测方差为出发点，推导出最大贡献函数（LCF-Largest Contribution Function）来识别对体系失效概率方差影响较大的样本。LCF函数可减少对体系失效概率方差影响较小区域内样本数量，进而提高代理模型的计算效率；通过置信水平和允许相对误差建立LCF函数的学习停止条件，能够保证已有样本信息不浪费。本文选取能够对多个功能函数联合构建的多输出Kriging模型作为代理模型，基于LCF-Kriging模型并结合MCS对体系可靠度进行计算，功能函数的相关性可通过各失效模式的逻辑关系予以考虑。数值算例表明，在适当的学习停止条件下，对于串联、并联和串并混联的结构体系可靠度评估，本文方法均能在计算精度和计算效率之间达到满意平衡。     

Connection between Volterra series and perturbation method in nonlinear systems analyses

This paper is concerned with the connection between the Volterra series and the regular perturbation method in nonlinear systems analyses. It is revealed for the first time that, for a forced polynomial nonlinear system, if its derived linear system is a damped dissipative system, the steady response obtained through the regular perturbation method is exactly identical to the response given by the Volterra series. On the other hand, if the derived linear system is an undamped conservative system, then the Volterra series is incapable of modeling the forced polynomial nonlinear system. Numerical examples are further presented to illustrate these points. The results provide a new criterion for quickly judging whether the Volterra series is applicable for modeling a given polynomial nonlinear system.     

随机连续杆纵向振动系统的频率可靠性分析

根据随机连续杆纵向振动系统的固有频率与激振频率差的绝对值不超过规定值的关系准则，定义了随机连续杆纵向振动系统的可靠性模式和系统的可靠度，提出了避免共振的频率可靠性分析方法，对随机连续系统共振问题的准失效分析方法进行了探索。     

动态结构系统可靠性的频率灵敏度分析

基于频率可靠性理论提出了动态结构系统的频率可靠性灵敏度的计算方法. 根据动态结 构系统的固有频率与激振频率差的绝对值不超过规定值的关系准则，定义了随机结构振动问 题的可靠性模式和系统的可靠度，进而提出了频率可靠性灵敏度分析方法，应用随机摄动技 术、可靠性理论和灵敏度方法，推导出参数为正态随机变量时的准失效概率灵敏度的表达公 式，对动态结构系统共振问题的可靠性灵敏度分析方法进行了探索. 并在此基础上，以一简 化的车身-车轮-路面关系的系统模型为例，由可靠性灵敏度矩阵可以看出，各随机参数的变 化对动态结构系统的可靠性及失效性的影响程度也不同，其计算结果与通常的定性分析结果 完全一致，验证了所提方法的有效性. 该方法为动态结构系统的优化和设计提供了依据.     

A new method for Fourier series expansions: Applications in rotor-seal systems

Complex nonlinearities of rotor-seal systems make it difficult to implement some widely used techniques for nonlinear vibrations. This is partly due to the fact that it is rather cumbersome to expand the nonlinear terms into Fourier series. In this paper, a novel Fourier series expansion method is proposed to circumvent this difficulty. The incremental harmonic balance method is utilized to obtain the solutions of a rotor-seal system, where the complicated nonlinearities are handled by the expansion method. Periodic, double-periodic and triple-periodic solutions are obtained in excellent agreement with numerical results, which shows the validity and efficacy of the proposed solution procedures.     

二维联合概率分布函数构造方法对结构串联系统可靠度影响分析

简要介绍了两种构造联合分布函数近似方法：基于Pearson相关系数的近似方法P和基于Spearman相关系数的近似方法S。推导了基于直接积分方法的串联系统失效概率计算公式，提出了两构件功能函数间负相关时串联结构系统失效概率上限值的计算公式。以理论联合概率分布函数是二维极值分布为例研究了两种近似方法在串联系统可靠度计算中的精度。结果表明，两种近似方法能够有效地计算串联结构系统可靠度，且精度很高，为不完备概率信息条件下串联结构系统可靠度分析提供了一条有效的途径。当两构件的功能函数正相关时，两种近似方法误差随串联系统失效概率的减小而增加，但近似方法与精确方法系统失效概率的差别最大也不会超过2倍；当两构件的功能函数负相关时，两种近似方法误差随系统失效概率的减小而减小，但两种近似方法的失效概率几乎与精确解一样。此外，两种近似方法误差不是随构件间相关性的增加而单调增加，而是存在一极大值。     

Identification and parameter estimation of a bilinear oscillator using Volterra series with harmonic probing

Identification of non-linear systems is mainly limited to polynomial form non-linearities. Among the non-polynomial forms, bilinear oscillator constitutes an important class of non-linear systems and it has been used for modeling of various physical systems, particularly for structural elements with a breathing crack. An identification procedure is presented here for the class of bilinear oscillator, using higher order FRFs derived from Volterra series under harmonic excitation. The procedure addresses the problem of both; identification of the non-linearity structure as well as estimation of the bilinear parameter, which can be correlated to the crack severity and structural degradation. The procedure is illustrated with numerical simulation and the estimation results indicate that even a weakly bilinear state introduced by a small crack size can be accurately identified and measured.     

非线性随机系统的独立失效模式可靠性灵敏度

较好地解决了具有独立失效模式的多自由度非线性随机参数振动系统的可靠性灵敏度分析问题．应用四阶矩技术和Edgeworth级数把未知的响应和状态函数的概率分布展开成标准的正态分布的表达式，从而确定了系统的可靠度和可靠性灵敏度，并放松了随机参数的分布概型和激励类型．     

Note on Barenblatt power series solution to Boussinesq equation

To the self-similar analytical solution of the Boussinesq equation of ground-water flow in a semi-infinite porous medium, when the hydraulic head at the boundary behaved like a power of time, Barenblatt obtained a power series solution. However, he listed only the first three coefficients and did not give the recurrent formula among the coefficients. A formal proof of convergence of the series did not appear in his works. In this paper, the recurrent formula for the coefficients is obtained by using the method of power series expansion, and the convergence of the series is proven. The results can be easily understood and used by engineers in the catchment hydrology and basefiow studies as well as to solve agricultural drainage problems.     

基于支持向量机回归的结构系统可靠性及灵敏度分析方法

提出了一种基于支持向量机回归近似极限状态方程的系统可靠性分析方法,所提方法首先由支持向量机拟合系统各失效模式的极限状态方程,将复杂或隐式极限状态方程近似等价为显式极限状态方程,然后根据系统各个失效模式的逻辑结构,由高精度的显式极限状态方程方法计算系统的失效概率和参数灵敏度.与线性展开和响应面法近似极限状态方程相比,文中方法由于采用了基于结构风险最小化原理的支持向量机回归,因而在拟合非线性极限状态方程上表现优越,计算精度高.与直接蒙特卡洛模拟相比,由于该方法采用较少的样本即可近似出概率等价的显式极限状态方程,因而计算效率大幅提高.工程实例表明:所提方法可以处理串联、并联和混合系统的可靠性与可靠性灵敏度分析,具有工程运用价值.     

基于泰勒级数展开的区间反演方法

实际结构或构件的几何与材料参数总包含不确定性,在对结构计算模型进行精确分析时,有时需要对参数不确定性进行量化。本文提出了一种用于区间参数识别的反演方法,即基于泰勒级数展开式分别建立参数与响应的区间中值、区间半径的对应函数关系,并通过构建两个反演问题来分步识别参数区间中值和半径,以避免区间扩张现象和简化优化反演过程。通过数值质-弹系统初步验证了方法的可行性,然后基于一组钢板的动测数据,识别了钢板的几何及材料特性参数的区间范围。研究结果表明,本文方法具有良好的区间反演精度,能有效地避免区间扩张现象,可以用于实际工程区间问题的求解。