考虑随机模糊性时结构广义可靠度计算方法

在元件强度外载既具有随机性又具有模糊性而元件的状态具有确定性的分界线时，元件的可靠度和失效概率可以表示成条件概率，这样就可以在考虑设计人员的经验的情况下降低元件的失效概率，算例结果证明了此结论；文中的另一个内容是给出了元件和结构的状态不存在明确界线时可靠度和失效概率的计算方法，从而更客观地反映结构的安全程度．     

考虑随机模糊性叶结构广义可靠度计算方法

在元件强度外载既具有随机性又具有模糊性而元件的状态具有确定性的分界线时，元件的可靠度和失效概率可以表示成条件概率，这样就可以在考虑设计人员的经验的情况下降低元件的失效概率，算例结果证明了此结论文中的另一个内容是给出了元件的结构和状态下存在明确界线时可靠度和失效概率的计算方法，从而客观地反映了结构的安全程度。     

基于广义Lambda分布逼近的结构可靠度计算方法

提出了基于广义Lambda分布逼近的结构可靠度计算方法。首先利用功能函数抽样数据,估计功能函数的前4阶矩信息。通过点估计法获得功能函数概率密度函数广义Lambda分布近似表达式,并根据工程结构可靠性的定义计算结构失效概率,进行可靠性分析。数值算例表明,广义Lambda分布对各种经典分布曲线具有良好的适应性。通过两个工程算例与Monte-Carlo模拟结果进行对比,验证了所提可靠度计算方法的正确性和实用性。     

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.     

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。     

基于马尔科夫链与鞍点逼近的模糊随机可靠性分析方法

针对同时存在随机不确定性和模糊不确定性的可靠性分析问题,提出了两种高效解决方法。一种是迭代马尔科夫链鞍点逼近法,该方法的基本思想是给定隶属水平下由迭代马尔科夫链和一次鞍点逼近法求得可靠度上下限,不同的隶属水平对应不同的可靠度上下限,遍历隶属水平的取值区间[0,1]即可求得可靠度隶属函数,与传统的两相Monte Carlo数字模拟法和迭代一次二阶矩法相比,该方法具有效率高和对非正态基本随机变量不需要进行正态转换的优点;第二种方法是迭代条件概率马尔科夫链模拟法,该方法在求解给定隶属度水平下的可靠度上下限时,由条件概率公式引入一个非线性修正因子,该因子的引入大大提高了功能函数为非线性的可靠性问题的求解精度。本文算例验证了所提方法的优越性。     

非正态变量可靠性分析的鞍点线抽样方法

结合鞍点概率分布估计和传统线抽样方法的优点.提出了非正态变量可靠性分析的鞍点线抽样方法.传统的线抽样方法对非正态变量可靠性问题进行分析时需将非正态变量等价转换为标准正态变量,这种非线性转换将增加响应功能函数的非线性程度,进而加大了转换后响应函数失效概率估计的难度.所提鞍点线抽样方法则无需将非正态变量转化为标准正态变量,它利用鞍点概率分布估计方法可以直接估计非正态变量空间中线性响应函数概率分布的特点,并利用线抽样方法可以将非线性功能函数的失效概率转化为一系列线性功能函数失效概率平均值进行估计的优点,实现了非正态变量空间非线性功能函数失效概率的高精度估计.鞍点线抽样方法使用前需将变量进行标准化变换,这种变换是线性的,通过对变量的标准化变换可以消除变量的量纲,从而使得标准化变量空间概率分布更具规律性.理论推导可以证明:鞍点线抽样方法在基本变量服从正态分布时将退化为传统的线抽样方法.算例验证结果表明:针对非线性功能函数的可靠性问题,鞍点线抽样方法比传统的直接鞍点估计具有更高的精度,比直接Monte Carlo模拟有更高的效率.     

结构体系失效概率计算的一种快速有效方法

提出了结构体系可靠性计算的一种快速、有效的新方法.通过失效模式之间相关度的确定,把系统失效概率的计算归结为各失效模式对应失效概率的权系数的确定.由于不涉及二阶和高阶联合概率的计算,不但有效地减小了计算工作量,且可消除相应的误差.实例对比研究表明,文中方法有足够的精度,且求解方便,计算量小,是实用和有效的.     

考虑参数分布特征的隧道围岩稳定失效概率计算

基于围岩变形破坏原理,建立了围岩稳定极限状态方程的普遍形式,研究了响应面方法求解该方程的过程,得出经典响应面方法仅仅适用于围岩物理力学参数随机分布曲线偏度系数为零的情况。针对围岩物理力学参数统计分布曲线的复杂性,利用统计矩参数对随机变量分布曲线形态特征的控制作用,提出了抽样样本修正方法和具体计算公式,归纳了修正后响应面算法的运行程序。以某公路隧道为例,分别采用经典算法和修正后算法计算了围岩稳定可靠度,然后与蒙特卡洛模拟结果进行了对照,经典方法计算结果与准精确解的绝对误差为1.017%,修正方法的计算结果与准精确解的绝对误差为0.388%。     

三阶广义梁理论及其计算方法

一阶广义梁理论描述通过运用加入弯曲、扭转和畸变函数的普通非耦合微分方程组解决棱柱状结构行为.二阶广义梁理论,是添加上偏离力效果的微分方程. 通过引入纵向膜弯矩和膜剪应变虚功到广义梁理论系统当中,完全展开的三阶广义梁方程组将以一串大型离散迭代函数且能转化为可用于数值分析的若干切线刚度矩阵形式出现. 通过膜应力派生出三阶分项ijrkv_σ和ijrkv_τ并结合先进数值技术寻求全解,三阶广义梁理论提供了一种严谨和高效的数值工具用于调查薄壁结构后屈曲大变形行为.      

General failure probability simulation and application for multi-mode

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｆｕｚｚｉｎｅｓｓｉｓａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｕｎｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｆａｃｔｏｒｆｒｏｍｔｈｅｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ.Ｉｔｒｅｆｌｅｃｔｓｔｈａｔｔｈｅｄｉｓｔｉｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｗｏｉｓｖａｇｕｅｆｏｒｔｈｅｄｅｆｅｃｔｏｆｔｈｅｅｘｃｌｕｄｅｄｍｉｄｄｌｅｌａｗ .Ｔｈｅｓａｆｅｔｙｓｅｔａｎｄｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｓｅｔａｒｅｆｕｚｚｙｉｎｍａｎｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓ.Ｅｘｐｅｃｔａｌｉｔｔｌｅａｍｏｕｎｔａｂｒｕｐｔｆａｉｌｕｒｅ,ｔｈｅｆａｉ…     

对称抛物型模糊变量下的可靠性及灵敏度分析

当模糊变量的隶属函数为正态型时,可以将模糊随机可靠性及可靠性灵敏度转化为随机可靠性及可靠性灵敏度,并利用复合函数求导法则求解模糊随机失效概率对正态型隶属函数分布参数的灵敏度.对于对称抛物型隶属函数,文中提出了"改进最大最小"法和"改进等面积"法两种近似等价正态化方法,从而将模糊随机可靠性问题转换为随机可靠性问题,并利用线抽样方法分析之.算例结果表明,由于"改进最大最小"法所得的等价正态型隶属函数能在函数图形尾部更好地近似对称抛物型隶属函数,因而"改进最大最小"法更适用于模糊变量的隶属函数为对称抛物型分布时模糊随机可靠性及可靠性灵敏度的近似计算.     

不同集流方式下对称双阴极固体氧化物燃料电池的电-化-热-力数值模拟及失效分析

本文围绕新型对称双阴极固体氧化物燃料电池电堆单元在不同集流位置下热应力分布情况和优化集流方式,建立了一个基于电-化-热-力多场耦合理论的三维SOFC电堆单元数值模型.引入固体力学热-力学理论,结合Weibull失效概率分析方法,讨论了不同集流方式对SOFC内部应力分布及失效的影响.研究结果表明,双侧阴极同时开展电子集流方式下的电解质平均电流密度比单侧单一集流方式下高,改变阳极集流位置会改变电极高温区的分布;SOFC电堆单元上电极结构处的最大主应力明显大于其他组件上的最大主应力;阳极集流位置设置在阳极气体入口处时电极结构上的最大主应力和失效概率大于集流位置设置在阳极气体出口处的最大主应力和失效概率.     

求解三维裂纹前缘SIF分布时间历程的通用权函数法和有限变分法

将三维热权函数法扩展为适用于表面力、体积力和温度载荷的通用权函数法(UWF).推导出以变分型积分方程表达的UWF法基本方程,从变分的角度,将求解三维热权函数法基本方程的多虚拟裂纹扩展法(MVCE)改造为可以适用于一般的变分型积分方程的一类新型数值方法--有限变分法(FVM).在FVM中可以引入无穷多种线性无关的局部变分模式,可以根据计算要求在求解域中插入任意多个计算节点,单一型裂纹问题FVM所得到的最终方程组的系数矩阵总是一个对称的窄带矩阵,而且对角元总是大数,具有良好的数值计算性能.FVM对于SIF沿裂纹前缘急剧变化的复杂情况具有较好的数值模拟能力和较高的计算精度,利用自身一致性,可以求得三维裂纹前缘SIF的高精度解.     

GENERAL SOLUTION OF THE OVERALL BENDING OF FLEXIBLE CIRCULAR RING SHELLS WITH MODERATELY SLENDER RATIO AND APPLICATIONS TO THE BELLOWS (Ⅱ)- CALCULATION FOR OMEGA-SHAPED BELLOWS

is one of the applications of (Ⅰ), in which the angular stiffness, the lateral stiffness and the corresponding stress distributions of Omega-shaped bellows were calculated, and the present results were compared with those of the other theories and experiments. It is shown that the non-homogeneous solution of (Ⅰ) can solve the pure bending problem of the bellows by itself, and be more effective than by the theory of slender ring shells; but if a lateral slide of the bellows support exists the non-homogeneous solution will no longer entirely satisfy the boundary conditions of the problem, in this case the homogeneous solution of (Ⅰ) should be included, that is to say, the full solution of (Ⅰ) can meet all the requirements.     

GENERAL SOLUTION OF THE OVERALL BENDING OF FLEXIBLE CIRCULAR RING SHELLS WITH MODERATELY SLENDER RATIO AND APPLICATIONS TO THE BELLOWS (Ⅳ)-CALCULATION FOR U-SHAPED BELLOWS

This is one of the applications of Part (I), in which the angular stiffness, and the corresponding stress distributions of U-shaped bellows were discussed. The bellows was divided into protruding sections, concave sections and ring plates for the calculation that the general solution (I) with its reduced form to ring plates were used respectively, but the continuity of the surface stresses and the meridian rotations at each joint of the sections were entirely satisfied. The resent results were compared with those of the slender ring shell solution proposed earlier by the authors, the standards of the Expansion Joint Manufacturers Association (EJMA), the experiment and the finite element method. It is shown that the governing equation and the general solution (I) are very effective. Contributed by HUANG Qian Biography: ZHU Wei-ping (1962-)     

GENERAL SOLUTION OF THE OVERALL BENDING OF FLEXIBLE CIRCULAR RING SHELLS WITH MODERATELY SLENDER RATIO AND APPLICATIONS TO THE BELLOWS (Ⅲ)-CALCULATION FOR C-SHAPED BELLOWS

This is one of the applications of Part (I), in which the angular stiffness, the lateral stiffness and the corresponding stress distributions of C-shaped bellows were calculated. The bellows was divided into protruding sections and concave sections for the use of the general solution (I), but the continuity of the stress resultants and the deformations at each joint of the sections were entirely satisfied. The present results were compared with those of the other theories and experiments, and are also tested by the numerically integral method. It is shown that the governing equation and the general solution (I) are very effective. Contributed by HUANG Qian Biography: ZHU Wei-ping (1962-)