对区间不确定性问题的可靠性度量的探讨

实际工程中大量存在不确定性因素,处理不确定性因素的可靠性逐渐成为科学和工程中一个非常重要的概念。区间不确定性是继随机性和模糊性之后被人们研究的又一种不确定性。区间不确定性一般可由区间变量或凸集合模型来描述。近年来,有些文献针对区间不确定性提出了计算非概率可靠性的方法。本文对这些方法进行比较和讨论,并和假定各区间不确定参量在允许取值区间内为具有熵最大的矩形分布,采用概率可靠度的理论来处理问题得到的结果进行了比较。     

基于主成分分析的结构不确定性建模与传播研究

基于主成分分析提出一种新的结构不确定性建模方法。首先,对结构不确定性参数的样本数据进行主成分分析,获取正交化的特征向量;其次,以特征向量方向为新坐标系,将样本数据向其投影;最后,计算新坐标系下样本的边界值,并建立相应的非概率区间模型,从而实现结构参数不确定性建模。基于主成分分析建立的不确定性模型相对紧凑,且在建模的同时能将相关参数转换为互不相关参数,使得不确定性传播问题可以便捷高效求解。两个算例及与传统区间模型和平行六面体模型的不确定性传播比较,验证了本文方法的正确性和有效性。     

区间可靠性分析方法及在地下隧道结构计算中的应用

基于工程结构不确定性的区间分析方法,本文将区间分析方法与可靠性分析方法相结合,探讨了一种可以获得区问可靠指标的可靠性分析方法.依据结构失效准则确定的功能函数在一定区间内变化,进而得出了可靠指标的变化区间,在得到区间可靠指标的同时也得到了一种反映结构稳健性的稳健可靠指标.结合区间有限元的优化计算方法,对某地下隧道结构进行了区间可靠性分析,所得区间可靠性指标合乎规律.     

改进的区间截断法及基于区间分析的非概率可靠性分析方法

从工程应用的角度出发 ,提出了用区间表示参数的不确定性时 ,线性系统的非概率可靠度指标 ,此可靠度指标在试验数据较少时比概率可靠度指标更合理 ;另外本文还提出了计算响应参量变化范围的区间截断法 ,研究了截断参数 t的选取范围 ,算例分析表明 ,当 t取为所有输入参数的最大相对变化量时 ,由区间截断法算得的结果近似等于精确解 ,而随着 t的增大 ,区间截断法的解逐渐平稳地趋近于由区间算术运算所求得的直接解。     

模糊性区间参数桁架结构的有限元分析

当区间参数在其区间上取值的模糊性由区间值隶属度函数表示时,利用具有模糊性的区间因子表示该区间变量的不确定性,并将该区间变量表示为其均值和区间因子的乘积形式.在区间分析理论和区间值模糊集理论基础上,提出了具有模糊性区间参数桁架结构的一种有限元分析方法.推导出了结构位移响应和应力响应的解析表达式,并给出了求解结构位移响应和应力响应的区间值隶属函数的计算方法.算例分析表明文中方法是可行和有效的.     

结构模糊区间可靠性分析方法

在结构模糊可靠性分析模型的基础上,充分考虑了状态变量分布密度函数的相关参数的不确定性。这些参数的取值范围可以被确定在相应的区间内,并将这些区间引入到结构模糊可靠性的分析中,基于区间数学理论,提出了一种可以预测结构模糊可靠度所在范围的求解方法,并讨论了当状态变量服从正态分布时,结构的模糊区间可靠性的分析过程。算例表明该方法比传统的模糊可靠性方法能提供更多的关于结构安全程度的有用信息,也更具有工程实用价值。     

基于区间模型结构稳健性优化设计

采用区间变量描述结构不确定性参数,对不确定变量进行标准化,借用超椭球模型分析思路,对优化过程中的变量进行分类,突出稳健性优化设计特点,重点描述基于区间模型稳健性优化的基本思想方法.采用目标性能分析方法,强调指定可靠性指标的唯一性,将变量划分为两类,考虑约束条件从特殊到一般,给出了稳健性优化的具体算法、求解步骤和迭代收敛准则.对实际算例进行了分析与求解,与已有结果比较,验证了论文方法的正确性和有效性.     

基于区间因子法的不确定性桁架结构动力响应分析

研究了不确定性桁架结构的动力响应分析问题.在桁架结构的物理参数、几何尺寸和荷载幅值均为区间变量时,从结构响应的Dulaamel积分式出发,利用区间因子法、区间运算和振型叠加法导出了结构动力响应区间变量的表达式.通过算例考察了结构参数和作用荷载的区间分散性对结构动力响应分散性的影响,经与蒙特卡洛数值模拟结果的比较,表明文中所提出的计算模型和分析方法的合理性和可行性.     

一种基于证据理论的结构可靠性分析方法

提出了一种基于证据理论的结构可靠性高效求解方法. 通过构造优化问题求解极限状态方程的非概率可靠性指标及设计验算点, 并构造一辅助区域. 通过辅助区域显著减少需要进行极值分析的焦元个数, 并基于区间分析方法减少焦元上极限状态方程的计算次数, 从而有效降低计算成本. 数值算例及工程应用验证了该方法的有效性.     

基于区间分析的结构非概率可靠性模型

本文用非概率的凸集模型模拟结构的不确定性,将结构的不确定参数描述为区间变量,基于区间分析,提出了一种新的非概率可靠性度量体系分析方法,从物理、几何意义等方面解释了文中理论的合理性,其计算方法简便,衫,给出了算例分析。     

含概率与区间混合不确定性的系统可靠性分析方法

系统可靠性问题中通常存在大量的不确定参数,传统方法一般是基于概率模型对系统进行可靠性分析,但是实际工程中由于数据缺乏或试验条件的限制往往难以得到参数的精确概率分布.本文将结构体系一部分样本信息充足的不确定变量用随机变量进行描述,而另一部分样本缺乏的用区间表示,并提出了一种新的含概率与区间混合不确定性的系统可靠性分析方法.首先,基于一个高效求解方法获得单失效模式下结构的最小可靠度指标;再针对多失效模式下含概率与区间混合不确定性问题建立了系统可靠性分析模型;考虑各失效模式之间的相关性,通过线性相关度计算方法求得相关系数矩阵;最后提出了串联体系和并联体系可靠度求解方法.3个数值算例表明,该方法可以实现含概率与区间混合的多个非线性失效模式下系统可靠度的计算.通过对比传统的概率可靠性分析方法,本文方法只需要少量的不确定信息便可确保系统更加安全,更适合复杂结构系统可靠性的分析和设计.     

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采用有限元方法对表面含有两个不同大小半椭圆裂纹的有限厚矩形板在拉伸载荷作用下 进行参数化求解，得到两裂纹取不同尺寸和位置坐标时附属裂纹(尺寸较小裂纹)对主 导裂纹(尺寸较大裂纹)前沿参考点($\theta= 0, \pi/2, \pi $)处的应力强 度因子的影响系数$\beta$, 然后结合神经网络技术建立了相邻裂纹尺寸和位置参 数到主导裂纹前沿点处$\beta$的多变量非线性映射关系.     

含不确定参数弹簧质量系统振动反问题的区间分析法

将不确定参数用区间向量进行定量化,基于区间数学理论提出一种可以预测弹簧质量系统的弹簧系数和质量所在范围的非概率区间分析方法.与传统的概率分析方法相比,它只需确定不确定参数所在范围的界限,而不需要其它任何概率统计信息.通过数值算例,以Monte Carlo模拟结果作为基础将区间分析方法与概率分析方法进行了比较,显示了不确定参数在小范围内变化时区间分析方法的有效性和数值稳定性.     

工程岩体卸荷破坏机制研究的现状及展望

综合讨论了工程岩体的性质、卸荷破坏的特点及其机制; 回顾了工程岩体卸荷破坏机制的研究现状, 对当前工程岩体破坏研究的主要问题和今后的方向进行了探讨与展望。     

MODEL VERIFICATION ON 3D TIDAL CURRENT ANALYSIS IN TOKYO BAY

The results of a research project to verify the newly improved multiple- level model for 3D tidal current analysis in Tokyo Bay are presented. The improved multiple-level model includes additional effects due to Coriolis force, river inflows and wind shear stresses. Furthermore, a new numerical treatment of the open boundary condition was applied which effectively eliminated the spurious reflective waves often generated by various numerical methods simulating free surface flows. The mean (time-averaged or residual) and tidal currents in Tokyo Bay were simulated as examples to demonstrate the validity and capability of the newly improved multiple-level model. A series of numerical experiments was conducted to carefully examine the tidal circulations affected by the forcing factors of Coriolis force, river inflows and wind shears, both individually and combined. The numerical results demonstrated that the effects of each forcing term are physically reasonable, with the wind shear effect being the most significant and the case including all forcing terms being in best overall agreement with the field data collected in Tokyo Bay by the Ministry of Transportation. This study has contributed not only to the verification of the newly improved multiple-level model but also to the enhancement of the accuracy of numerical simulations of three-dimensional flow in coastal waters by this model.     

THE CONSTRUCTION OF WAVELET-BASED TRUNCATED CONICAL SHELL ELEMENT USING B-SPLINE WAVELET ON THE INTERVAL

Based on B-spline wavelet on the interval (BSWI), two classes of truncated conicalshell elements were constructed to solve axisymmetric problems, i.e. BSWI thin truncated conicalshell element and BSWI moderately thick truncated conical shell element with independent slope-deformation interpolation. In the construction of wavelet-based element, instead of traditionalpolynomial interpolation, the scaling functions of BSWI were employed to form the shape functionsthrough the constructed elemental transformation matrix,and then construct BSWI element viathe variational principle. Unlike the process of direct wavelets adding in the wavelet Galerkinmethod, the elemental displacement field represented by the coefficients of wavelets expansionwas transformed into edges and internal modes via the constructed transformation matrix. BSWIelement combines the accuracy of B-spline function approximation and various wavelet-basedelements for structural analysis. Some static and dynamic numerical examples of conical shellswere studied to demonstrate the present element with higher efficiency and precision than thetraditional element.     

裂隙岩体渗流模型研究现状与展望

裂隙岩体渗流对于边坡、地下工程及基础岩土体的承载能力有显著的制约作用。本文简要地介绍了多种裂隙岩体渗流模型研究现状,评述了几类比较有代表性的渗流模型特点以及存在的不足,为选取合理的数学模型用于求解具体的裂隙岩体渗流问题提供了参考依据,并在上述基础上提出了一些需要进一步研究的问题。指出就目前应用最为广泛的等效连续介质模型而言,裂隙岩体几何参数、有效孔隙度以及等效渗透张量的确定仍有待于更深入的研究,而从细观力学结构入手研究渗流耦合模型将具有重大的理论意义和实用价值。     

老龄化结构表面裂纹间相关性分析与研究

采用有限元方法对表面含有两个不同大小半椭圆裂纹的有限厚矩形板在拉伸载荷作用下进行参数化求解,得到两裂纹取不同尺寸和位置坐标时附属裂纹(尺寸较小裂纹)对主导裂纹(尺寸较大裂纹)前沿参考点($\theta= 0, \pi/2, \pi $)处的应力强度因子的影响系数$\beta$, 然后结合神经网络技术建立了相邻裂纹尺寸和位置参数到主导裂纹前沿点处$\beta$的多变量非线性映射关系.     

空间充气展开结构动态分析研究进展

空间充气展开结构是一种以薄膜材料为主构建而成的新型结构, 可用于构建大型的天线、太阳能集中器、太阳帆等空间结构, 为空间结构的大型化提供了一条有效的解决途径.其动态特性是充气展开结构设计过程中必须考虑的问题, 动态分析测试技术一直是充气展开结构研究过程中的关键问题, 由于充气展开结构在材料、结构形式及工作环境等方面的特殊性, 使得其动态分析和测试技术出现了很多新的问题.目前充气展开结构动态分析的研究方法主要集中在两个方面:实验研究和数值模拟.实验研究主要是针对充气薄膜结构的特点, 由接触式的测试手段向非接触式的测试手段发展, 但实验研究在真空和微重力环境的模拟上面临着很大的问题.数值模拟研究可以有效的模拟结构在真空和微重力环境下的动态行为, 并可分析重力、空气和褶皱等因素对结构振动特性的耦合影响.本文综述了空间充气展开结构动态分析的实验研究和数值研究的发展和现状, 并讨论了其中存在的问题, 在此基础上指出了该项研究的发展趋势.      

基于有限元的板料拉延成形质量评价准则及工艺参数优化研究

近年来,以有限元分析工具并结合优化算法来提高板料的成形性能已成为新的研究热点.然而,如何建立合理的板料成形质量评价准则以形成日标函数,从而量化冲压件的成形质量是其关键技术之一.该文在研究国内外现有的各种评价拉裂和起皱缺陷准则的基础上,提出了指数加权评价准则,该准则量化了单元落在成形极限图上不同区域和离安全区域距离远近不同分别对拉裂和起皱权值贡献的差异.结合方形盒标准考题验证了提出的评价准则的合理性.将该质量评价准则应用到了一个实际零件的成形优化研究中,优化的结果显著的提高了板料的成形性能.