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相似文献
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1.
非线性随机结构动力可靠度的密度演化方法   总被引:13,自引:2,他引:11  
陈建兵  李杰 《力学学报》2004,36(2):196-201
建议了一类新的非线性随机结构动力可靠度分析方法。基于非线性随机结构反应分析的概率密度演化方法,根据首次超越破坏准则对概率密度演化方程施加相应的边界条件,求解带有初、边值条件的概率密度演化方程,可以给出非线性随机结构的动力可靠度。研究了数值计算技术,建议了具有自适应功能的TVD差分格式。以具有双线型恢复力性质的8层框架结构为例进行了地震作用下的动力可靠度分析,与随机模拟结果的比较表明,所建议的方法具有较高的精度和效率。  相似文献   

2.
随机结构动力反应分析的概率密度演化方法   总被引:21,自引:3,他引:18  
李杰  陈建兵 《力学学报》2003,35(4):437-442
提出了随机结构动力反应分析的概率密度演化方法.基于有限单元法基本原理,导出了含有随机参数的结构反应状态方程,进而,通过引入扩展状态向量,建立了随机结构反应的概率密度演化方程.将精细时程积分方法与Lax-Wendroff差分格式相结合,探讨了求解概率密度演化方程的数值方法.对一个8层层间剪切型随机结构进行了算例分析,并与Monte Carlo方法的结果进行了比较.研究表明,随机结构反应的概率密度具有演化特征,且概率密度曲线与正态分布差异甚大,甚至可能出现双峰曲线.  相似文献   

3.
本文提出基于概率密度演化方法的地下结构可靠度分析,通过求解极限状态函数的概率密度演化方程,可以得到响应量的概率密度函数曲线.相比于传统的随机模拟方法,概率密度演化方法考虑了样本点之间的概率联系,因此在求解效率以及精度上都得到大大提高.文中结合上海市轨道交通M6线地铁下程进行了基于概率密度演化方法的可靠度分析,与随机模拟的结果相比表明,基于概率密度演化方法的地下结构可靠度分析方法具有更好的效果.文中还介绍了基于等价极值事件的结构体系可靠度分析方法,并将等价极值事件的基本思想推广到复杂失效准则下地下结构的可靠性分析之中.结果表明此方法可以对地下结构可靠度给出较为准确的评价.  相似文献   

4.
随机结构响应密度演化分析的映射降维法   总被引:3,自引:1,他引:2  
李杰  陈建兵 《力学学报》2005,37(4):460-466
提出了随机结构响应密度演化分析的映射降维算法. 在一般线性与非线性随机结构分析中,采用近年发展起来的密度演化方法,能够获得动力响应的瞬时概率密度函数及其演化过程,具有较好的精度. 当具有多个随机变量时,采用常规的格栅型选点将导致过大的计算工作量. 基于Cantor集合映射的基本思想,将多维空间中的离散网格点逐次两两降维,按照概率测度值进行排序、取点,从而将具有多个随机变量的随机结构分析问题的计算工作量降到与仅含单一随机变量的随机结构分析相当的水平. 与随机模拟结果的比较表明:建议的方法具有较高的精度和效率.  相似文献   

5.
结构随机动力稳定性的定量分析方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
李杰  徐军 《力学学报》2016,48(3):702-713
提出了结构随机动力稳定性的定量分析方法,讨论了经典的随机动力稳定性概念,指出结构动力稳定性不仅与结构参数有关,也与作用在结构上的外部载荷密切相关,据此引入了一种判定结构动力稳定性的新准则,明确了结构随机动力稳定性的基本涵义.在概率守恒原理基础上,推导了概率耗散系统的广义概率密度演化方程.引入结构动力失稳的物理机制作为引起概率耗散的驱动力,利用概率耗散系统概率密度演化方程、可以方便获得结构响应的概率密度演化过程,从而定量求解结构的动力稳定概率.据此,可以定量评价结构系统依概率为1或依给定概率意义上的结构随机动力稳定性.采用本文所建议方法对典型结构动力系统进行了随机动力稳定性分析,并与蒙特卡洛方法计算结果进行对比.数值结果表明了所建议方法的有效性.  相似文献   

6.
为了提高基于高阶格式的结构动力响应微分求积分析方法的计算效率,发展了一种求解动力方程的快速算法.利用微分求积原理将结构动力方程转化为标准Sylvester方程的形式,通过对系数矩阵进行矩阵分解,进而将动力响应Sylvester方程化为一系列标准线性方程组,采用相关成熟算法求解这些线性方程组后即可获得结构动力时程响应的全部解答.结构动力响应微分求积分析方法为高阶数值方法,一步计算可以获得多个时点处的动力响应.基于本文快速算法,不必直接对矩阵方程进行求解.数值算例表明,本文快速算法能够准确地计算出结构动力响应,具有数值精度高、收敛性好的优点.  相似文献   

7.
计算结构动力影响的状态方程直积分法   总被引:4,自引:0,他引:4  
利用钟万勰等发展的指数矩阵精细算法,提出了状态方程直接积分法。它能适用于确定情形各种激励作用下系统的动力响应分析,与分段等效线性化方程相结合,也可用于某些非线性系统的响应计算。算例表明,状态方程直接法具有精度高、不受时间步长的严格限制等特点。  相似文献   

8.
陈建兵  李杰 《力学季刊》2003,24(1):81-87
本文提出了位移加载机制下求解无启发持性结构结点力的概率密度演化规律的方法。该方法将力与非线性构形状态演化联合起来。组成力-状态混合向量马氏过程。采用分离式分析方法进行状态转移概率速度分析。然后建立力-状态联合概率密度演化方程。求解这一方程可分别得到非线性构形状态演化和结点力随机演化的概率结构。意味深长的是,非线性构形状态的演化方程可以直接由力-状态联合演化方程推导出来。而力的概率演化方程则不能实现力与状态之间的解耦。  相似文献   

9.
引入非线性动力学理论和混沌时间序列分析方法考察地震动作用下单自由度体系动力响应的混沌特性。输入典型近断层地震动记录,定量计算了代表性周期的单自由度弹性和非弹性体系加速度响应时程的非线性特性参数。计算表明,这些加速度响应的关联维数为分数维,最大Lyapunov指数大于0;地震动激励下单自由度体系的地震动力响应具有混沌特性,不是完全的随机信号,为理解结构地震动力响应的不规则性与复杂性提供了新思路和新视角。  相似文献   

10.
二自由度结构受迫非线性振动响应的数值计算   总被引:1,自引:1,他引:0  
本文研究了由飞机尾部简化而成的二自由度结构受迫非线性振动,由于对复杂的运动方程不作进一步简化,方程中含有强非线性耦合项,首先采用数字滤波技术对系统受确定性激励的响应进行了计算;然后在数字模拟计算的基础上用嫁接的ITO积分方法对系统受随机白噪音激励的响应进行了计算。结果表明,ITO积分的综合嫁接方法有更高的计算效率,结果并表明系统的非线性耦合部分对响应有重大影响,是不能加以忽略的,本文的研究为多自由度非线性结构的响应计算提供了有用的思想和方法。  相似文献   

11.
李杰  陈建兵 《力学学报》2006,38(5):8-659
在密度演化理论基本思想的框架下,对广义密度 演化方程进行推广,导出了结构不同反应量的联合概率密度函数演化方程. 结合确定性结构 非线性动力反应分析与二维偏微分方程求解的有限差分方法,可以获取结构不同反应量的联 合概率密度函数的数值解答. 分析实例表明:结构反应的联合概率密度函数呈丘陵状不规则 分布,而不同反应量之间的相关系数是时变的.  相似文献   

12.
陈建兵  张圣涵 《力学学报》2014,46(1):136-144
首先考察了概率密度演化理论中的点演化和群演化与概率空间剖分的关系. 继而,讨论了点集筛选的基本准则. 在此基础上推广了点集偏差的概念,对非均匀、非正态的一般多维分布,提出了广义F 偏差(GF 偏差)的概念,避免了偏差计算的NP 难解问题. 探索了GF 偏差与EF 偏差的关系. 以GF 偏差最小化为准则,建议了概率空间最优剖分与点集重整的新策略. 结果表明,上述方法能够处理包含多达数10 个随机变量的结构动力响应概率密度演化分析问题. 最后,指出了需要进一步研究的问题.  相似文献   

13.
目前框架结构体系可靠度分析大多是在荷载完全相关的假定下完成的,对于非完全相关荷载作用下的体系可靠度研究则鲜有涉及,对于非理想弹塑性或弹脆性的结构尤其如此.本文在随机系统分析的概率密度演化理论的基础上,结合结构非线性全过程分析的位移控制算法,推导了基于归一化位移参数的结构非线性发展概率密度演化方程和承载力裕度的概率密度演化方程.采用纤维梁柱单元进行非线性分析,研究了钢筋混凝土框架结构在非完全相关荷载下的体系可靠度,并与Monte Carlo法进行了对比分析,证明了文中建议方法的可行性.基于文中方法,分析了荷载相关性对可靠度的影响,计算结果表明,荷载相关性对体系可靠度有比较明显的影响.  相似文献   

14.
A transition Fokker-Planck-Kolmogorov(FPK) equation describes the procedure of the probability density evolution whereby the dynamic response and reliability evaluation of mechanical systems could be carried out. The transition FPK equation of vibratory energy harvesting systems is a four-dimensional nonlinear partial differential equation. Therefore, it is often very challenging to obtain an exact probability density. This paper aims to investigate the stochastic response of vibration energy harvesters(VEHs)under the Gaussian white noise excitation. The numerical path integration method is applied to different types of nonlinear VEHs. The probability density function(PDF)from the transition FPK equation of energy harvesting systems is calculated using the path integration method. The path integration process is introduced by using the GaussLegendre integration scheme, and the short-time transition PDF is formulated with the short-time Gaussian approximation. The stationary probability densities of the transition FPK equation for vibratory energy harvesters are determined. The procedure is applied to three different types of nonlinear VEHs under Gaussian white excitations. The approximately numerical outcomes are qualitatively and quantitatively supported by the Monte Carlo simulation(MCS).  相似文献   

15.
The Fokker—Planck—Kolmogorov (FPK) equation plays an essential role in nonlinear stochastic dynamics. However, neither analytical nor numerical solution is available as yet to FPK equations for high-dimensional systems. In the present paper, the dimension reduction of FPK equation for systems excited by additive white noise is studied. In the proposed method, probability density evolution method (PDEM), in which a decoupled generalized density evolution equation is solved, is employed to reproduce the equivalent flux of probability for the marginalized FPK equation. A further step of constructing an equivalent coefficient finally completes the dimension-reduction of FPK equation. Examples are illustrated to verify the proposed method.  相似文献   

16.
结构随机反应概率密度演化分析的数论选点法   总被引:8,自引:1,他引:7  
陈建兵  李杰 《力学学报》2006,38(1):127-133
密度演化方法可以直接获取结构的线性和非线性响应概率密度函数解答及其演化过程。当结构参数与激励中含有多个随机变量时,在多维随机变量空间中的离散代表点选点规则对密度演化分析的精度和效率至关重要。基于高维数值积分的数论方法,建议了多维随机变量空间的数论选点方法。利用多维随机变量空间的联合概率密度函数的球对称性或近似辐射衰减性质,对数论方法给出的单位超立方体中的分布点集进行筛选,可大幅度减少选点数目,从而将具有多个随机变量的结构随机响应分析问题计算工作量降低到与单一随机变量结构随机响应分析问题相当的水平。  相似文献   

17.
将结构优化设计中的位移约束拓展为位移可靠度约束。基于首超破坏准则,采用概率密度演化方法分析了结构在随机激励下的位移可靠度。将遗传算法与概率密度演化方法相结合,对一个具有位移可靠度约束的十杆桁架进行了尺寸优化设计,实现了概率密度演化方法在结构优化设计中的成功运用。这一研究对于随机激励下的结构优化设计提供了新的途径,也为概率密度演化方法在结构优化设计中的运用进行了新的尝试。  相似文献   

18.
This paper describes a new stochastic control methodology for nonlinear affine systems subject to bounded parametric and functional uncertainties. The primary objective of this method is to control the statistical nature of the state of a nonlinear system to designed (attainable) statistical properties (e.g., moments). This methodology involves a constrained optimization problem for obtaining the undetermined control parameters, where the norm of the error between the desired and actual stationary moments of state responses is minimized subject to constraints on moments corresponding to a stationary distribution. To overcome the difficulties in solving the associated Fokker–Planck equation, generally experienced in nonlinear stochastic control and filtering problems, an approximation using the direct quadrature method of moments is proposed. In this approach, the state probability density function is expressed in terms of a finite collection of Dirac delta functions, and the partial differential equation can be converted to a set of ordinary differential equations. In addition to the above mentioned advantages, the state process can be non-Gaussian. The effectiveness of the method is demonstrated in an example including robustness with respect to predefined uncertainties and able to achieve specified stationary moments of the state probability density function.  相似文献   

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