考虑基本变量模糊与随机性的广义自适应重要抽样法

基于模糊随机广义可靠性分析向随机可靠性分析的转换,提出了模糊随机广义失效概率计算的自适应重要抽样法,该方法利用模拟退火智能优化,在模拟的过程中逐步逼近模糊随机广义设计点,并在模拟过程中自适应地构造重要抽样函数,从而使得模糊随机失效概率的计算效率和精度大为提高。与传统的重要抽样法相比,本文方法无需首先求解失效模式的设计点。对非线性失效区和复杂等价概率密度函数,由于模拟退火智能优化在寻找设计点时比诸如一次二阶矩法(FOSM)更为有效,因而所提方法适合非线性失效区和复杂等价概率密度函数情况下的广义可靠性分析。另外,随着重要抽样密度函数逐步向最优值的自动调整,抽取的样本数逐渐增大,使后续构建的重要抽样函数更能体现对广义失效概率贡献的重要程度,并使失效概率的计算更加准确。文中算例证明了所提方法的合理性。     

由压痕蠕变试验确定材料的蠕变性能参数

研究由平头压痕蛹变试验来确定受压材料蛹变性能参数的可行性．利用有限元蛹变分析确定在定压痕应力下的压痕蛹变率，重点放在稳定压痕蛹变率和受压材料蛹变性能参数的关系上．详细地研究了压头形状、大小和宏观约束对压痕蛹变响应的影响：当压头的尺寸和受压材料为同一数量级时，宏观约束将有十分明显的影响．提出两种方法来由压痕蛹变试验来确定受压材料蛹变性能参数，并给出了算例，结果有利于准确认识平头压痕蛹变试验，从而拓宽其应用范围．     

韧脆转变的一种细观随机模糊统计分析

对不同温度和应力状态下40Cr材料进行大子样宏观试验和细观观测，提出了一种新的材料断裂韧脆转变统计随机模糊模型．该模型认为，在统计意义上，材料的韧性断裂为空穴机制，临界空穴扩张比参数可以作为韧性断裂的判据；材料的脆性断裂可以用内嵌币状裂纹的脆性断裂模型来模拟，为此测量断裂特征长度，提出并具体计算了控制币状裂纹失稳扩张的细观临界应力强度因子；在韧脆转变区域内，这两种机理并存并相互竞争，为此提出了模糊准则．对模型参数进行了测量和统计分析，给出分布规律，给出了计算断裂特征的概率模型．计算了韧脆转变区域内的细观机制变化和宏观响应．结果表明，该模型及分析方法可以很好地模拟应力状态及温度对韧脆转变的影响．     

多模式广义失效概率计算的数值模拟法及其工程应用

提出了安全与失效状态含有模糊信息时，广义失效概率计算的数值模拟，及相应的方差估算，并提出了对应的数值积分方法．当状态变量服从正态分布，且其对模糊安全域的隶属函数为正态型时，单个模式的广义失效概率具有精确解．首先利用这种特殊情况检验了所提数值模拟的精度，结果表明对于数值模拟法，随抽样次数的增加，估计值逐渐收敛于真实值．然后利用扩展原理和概率定理，提出两个及两个以上失效模式数广义失效概率的数值模拟计算方法以及相应的数值积分方法．对于工程结构问题，一般在删除次要失效模式之后，主要失效模式的数目不会太多，因此用该数值模拟与数值积分法可以得到精度较高的解．工程算例结果证明了此结论．另外还对所提的两种方法的适用范围做了讨论．     

Advanced response surface method for mechanical reliability analysis

Based on the classical response surface method (RSM), a novel RSM using improved experimental points (EPs) is presented for reliability analysis. Two novel points are included in the presented method. One is the use of linear interpolation, from which the total EPs for determining the RS are selected to be closer to the actual failure surface; the other is the application of sequential linear interpolation to control the distance between the surrounding EPs and the center EP, by which the presented method can ensure that the RS fits the actual failure surface in the region of maximum likelihood as the center EPs converge to the actual most probable point (MPP). Since the fitting precision of the RS to the actual failure surface in the vicinity of the MPP, which has significant contribution to the probability of the failure surface being exceeded, is increased by the presented method, the precision of the failure probability calculated by RS is increased as well. Numerical examples illustrate the accuracy and efficiency of the presented method.     

多失效模式重要抽样法的方差分析及应用

在计算结构体系失效概率时,基于Monte-Carlo数值模拟的重要抽样技术已被实践证明是一种非常有效的方法。重要抽样法中估计量的方差是影响收敛速度和计算精度的重要指标,因此重要抽样法的方差分析是非常必要的。对于单模式而言,其方差分析比较容易。对于多模式情况,其方差分析有一定的困难。这有可能影响重要抽样法在多模式结构体系失效概率计算中的应用。本文详细推导了几种常见重要抽样法的方差计算公式。然后用方差分析的概念,阐明了多模式重要抽样法应用中的一些问题。     

状态模糊下主客观不确定性同时存在的重要性测度分析

为了分析状态模糊下主观不确定性对失效概率的影响,定义了两种重要性测度指标:相关系数和相关比。针对传统的Monte Carlo方法计算量大的缺点,利用近似方法引入一个比例系数C将三层Monte Carlo循环简化成双层循环。为了进一步减小计算量,本文建立了一种状态模糊下主客观不确定性同时存在时重要性测度指标求解的移动最小二乘MLS(Move Least Square)法。该方法通过移动最小二乘策略拟合主观变量与响应量输出之间的映射关系,并根据此关系可以很方便地得到模型的条件响应输出,进而得到主客观不确定性同时存在情况下的重要性测度。本文算例验证了所提方法的效率和精度。     

含模糊随机变量的多模式系统广义失效概率计算的内插迭代线抽样方法

通过正则化基本变量的度量空间,定义了单个基本变量同时具有模糊和随机双重不确定性时的广义失效概率.在广义失效概率的计算中,模糊随机变量被等价变换为随机变量.从而使得广义失效概率的计算变换为随机失效概率的计算.当模糊随机变量的密度函数和隶属函数均为正态型时,推导了其等价概率密度函数的形式和参数.采用自适应线抽样方法对基本变量同时具有模糊和随机不确定性时的多模式广义失效概率进行了计算,并采用数值算例对自适应线抽样广义失效概率计算方法的效率和精度进行了验证.算例分析表明该方法的计算结果是合理的,并且由于自适应线抽样法具有较高的效率和精度,因而所提方法具有一定的工程意义.     

结构的非概率可靠性方法和概率可靠性方法的比较

对文[8]中提出的非概率可靠性方法和广泛使用的传统的概率可靠性方法，在建模思想、模型结构和基于可靠性的结构优化设计等方面进行了比较研究。进一步阐释了有关概念。得到了一些有益的结论。说明了非概率可靠性方法的有效性和实用性。由于非概率可靠性模型对已知数据的要求较低，计算过程较为简便，从而可使结构可靠性分析和设计中获取数据的难度大大降低。并有效降低计算工作量。在所掌握的原始数据较少的情况下，非概率可靠性方法为结构的可靠性计算提供了一种较好的选择。     

相关正态变量情况下基于自适应超球重要抽样的可靠性灵敏度分析的转换法

在将相关正态变量转换成独立正态变量的基础上,首先建立了基于Monte Carlo模拟的相关正态变量可靠性灵敏度分析的转换法,并对其可靠性灵敏度估计值作了方差分析.其次将Monte Carlo转换法与自适应超球重要抽样法相结合,建立了相关正态变量可靠性灵敏度分析的自适应超球重要抽样转换法.所建立方法利用抽样样本提供的信息,通过迭代逐步确定最优超球半径,极大地提高了算法的稳健性和效率.由于自适应超球重要抽样转换法融合了Monte Carlo法的普适稳健性和超球重要抽样的高效性,因此它对于高度非线性隐式极限状态方程、多个失效模式串、并及混联系统、多个最可能失效点问题均具有很强的适应性,算例结果充分证明了这些优点.