Research of reliability of engineering structures has experienced a developing history for more than 90 years.However,the problem of how to resolve the global reliability of structural systems still remains open,espec...Research of reliability of engineering structures has experienced a developing history for more than 90 years.However,the problem of how to resolve the global reliability of structural systems still remains open,especially the problem of the combinatorial explosion and the challenge of correlation between failure modes.Benefiting from the research of probability density evolution theory in recent years,the physics-based system reliability researches open a new way for bypassing this dilemma.The present paper introduces the theoretical foundation of probability density evolution method in view of a broad background,whereby a probability density evolution equation for probability dissipative system is deduced.In conjunction of physical equations and structural failure criteria,a general engineering reliability analysis frame is then presented.For illustrative purposes,several cases are studied which prove the value of the proposed engineering reliability analysis method.展开更多
基于拟层流风波生成机制建立的随机Fourier海浪模型,采用概率密度演化理论研究了近海风力发电高塔在随机波浪作用下的动力响应问题,给出了结构响应概率密度函数的时间演化过程、概率密度等值线图及其均值和标准差。其中随机波浪力由线...基于拟层流风波生成机制建立的随机Fourier海浪模型,采用概率密度演化理论研究了近海风力发电高塔在随机波浪作用下的动力响应问题,给出了结构响应概率密度函数的时间演化过程、概率密度等值线图及其均值和标准差。其中随机波浪力由线性波浪理论和M orison公式计算。结果表明,概率密度演化方法可以获得结构波浪动力响应的时变概率密度函数和等概率密度响应轨迹。据此计算的均值及标准差与M on te C arlo计算结果吻合较好。展开更多
工程设计中往往需要同时处理固有不确定性与认知不确定性。对于固有不确定性分析与量化,国内外已有诸多研究,例如 Monte Carlo 方法、正交多项式展开理论和概率密度演化理论等。而对认知不确定性、特别是固有不确定性与认知不确定性耦...工程设计中往往需要同时处理固有不确定性与认知不确定性。对于固有不确定性分析与量化,国内外已有诸多研究,例如 Monte Carlo 方法、正交多项式展开理论和概率密度演化理论等。而对认知不确定性、特别是固有不确定性与认知不确定性耦合情况下的研究,则还相对缺乏。该文中,针对数据稀缺与数据更新导致的认知不确定性,首先分别引入 Bootstrap 方法和 Bayes 更新方法进行不确定性表征。在此基础上,结合基于概率密度演化-测度变换的两类不确定性量化统一理论新框架,提出了存在认知不确定性情况下的不确定性传播与可靠性分析高效方法及其具体数值算法。由此,给出了基于数据进行工程系统不确定性量化、传播与可靠性分析的基本途径。通过具有工程实际数据的 3 个工程实例分析,包括无限边坡稳定性分析、挡土墙稳定性分析和屋面桁架结构可靠性分析,验证了该文方法的精度和效率。展开更多
在装配整体式剪力墙结构中,由于套筒灌浆连接的质量具有一定的随机性,势必影响结构的竖向连接性能和结构抗震性能。根据不同缺陷程度的套筒灌浆拉拔试验,建立了一套等效套筒灌浆缺陷连接承载力模型,并基于某实际工程结构,建立了装配整...在装配整体式剪力墙结构中,由于套筒灌浆连接的质量具有一定的随机性,势必影响结构的竖向连接性能和结构抗震性能。根据不同缺陷程度的套筒灌浆拉拔试验,建立了一套等效套筒灌浆缺陷连接承载力模型,并基于某实际工程结构,建立了装配整体式剪力墙结构有限元模型。通过考虑灌浆缺陷的随机性,赋予连接接头相应缺陷程度的力学连接性能,来反映套筒灌浆中可能存在的缺陷。通过非线性有限元分析并结合概率密度演化方法(probability density evolution method,PDEM)进行了结构随机非线性反应分析和可靠度评估。结果表明:在动力作用下,结构非线性与随机性具有明显的耦合效应;缺陷的随机性会随着时间的推移,逐渐放大对结构响应的影响;在不同的安全域内,结构的整体可靠度将存在较大的差异。展开更多
为实现贯流式风机叶轮结构时变可靠性的快速准确评估,利用概率密度演化理论(Probability Density Evolution Theory,PDEM),考虑了叶轮结构和运行环境的随机性,并结合有限元分析模型,建立了叶轮结构极值应力的概率密度函数分析方法,给出...为实现贯流式风机叶轮结构时变可靠性的快速准确评估,利用概率密度演化理论(Probability Density Evolution Theory,PDEM),考虑了叶轮结构和运行环境的随机性,并结合有限元分析模型,建立了叶轮结构极值应力的概率密度函数分析方法,给出了服役期内叶轮结构在不同运行时间的失效概率和时变可靠度。对Abaqus有限元分析软件进行了二次开发,通过Matlab和Abaqus的联合模拟,实现了模型建立、应力分析、结果提取和概率密度演化的全流程批量仿真分析。通过与代理模型法和蒙特卡洛模拟法的对比,从计算效率和结果精度两方面验证了概率密度演化理论的准确性和高效性。展开更多
文摘Research of reliability of engineering structures has experienced a developing history for more than 90 years.However,the problem of how to resolve the global reliability of structural systems still remains open,especially the problem of the combinatorial explosion and the challenge of correlation between failure modes.Benefiting from the research of probability density evolution theory in recent years,the physics-based system reliability researches open a new way for bypassing this dilemma.The present paper introduces the theoretical foundation of probability density evolution method in view of a broad background,whereby a probability density evolution equation for probability dissipative system is deduced.In conjunction of physical equations and structural failure criteria,a general engineering reliability analysis frame is then presented.For illustrative purposes,several cases are studied which prove the value of the proposed engineering reliability analysis method.
文摘基于拟层流风波生成机制建立的随机Fourier海浪模型,采用概率密度演化理论研究了近海风力发电高塔在随机波浪作用下的动力响应问题,给出了结构响应概率密度函数的时间演化过程、概率密度等值线图及其均值和标准差。其中随机波浪力由线性波浪理论和M orison公式计算。结果表明,概率密度演化方法可以获得结构波浪动力响应的时变概率密度函数和等概率密度响应轨迹。据此计算的均值及标准差与M on te C arlo计算结果吻合较好。
文摘工程设计中往往需要同时处理固有不确定性与认知不确定性。对于固有不确定性分析与量化,国内外已有诸多研究,例如 Monte Carlo 方法、正交多项式展开理论和概率密度演化理论等。而对认知不确定性、特别是固有不确定性与认知不确定性耦合情况下的研究,则还相对缺乏。该文中,针对数据稀缺与数据更新导致的认知不确定性,首先分别引入 Bootstrap 方法和 Bayes 更新方法进行不确定性表征。在此基础上,结合基于概率密度演化-测度变换的两类不确定性量化统一理论新框架,提出了存在认知不确定性情况下的不确定性传播与可靠性分析高效方法及其具体数值算法。由此,给出了基于数据进行工程系统不确定性量化、传播与可靠性分析的基本途径。通过具有工程实际数据的 3 个工程实例分析,包括无限边坡稳定性分析、挡土墙稳定性分析和屋面桁架结构可靠性分析,验证了该文方法的精度和效率。
文摘在装配整体式剪力墙结构中,由于套筒灌浆连接的质量具有一定的随机性,势必影响结构的竖向连接性能和结构抗震性能。根据不同缺陷程度的套筒灌浆拉拔试验,建立了一套等效套筒灌浆缺陷连接承载力模型,并基于某实际工程结构,建立了装配整体式剪力墙结构有限元模型。通过考虑灌浆缺陷的随机性,赋予连接接头相应缺陷程度的力学连接性能,来反映套筒灌浆中可能存在的缺陷。通过非线性有限元分析并结合概率密度演化方法(probability density evolution method,PDEM)进行了结构随机非线性反应分析和可靠度评估。结果表明:在动力作用下,结构非线性与随机性具有明显的耦合效应;缺陷的随机性会随着时间的推移,逐渐放大对结构响应的影响;在不同的安全域内,结构的整体可靠度将存在较大的差异。
文摘为实现贯流式风机叶轮结构时变可靠性的快速准确评估,利用概率密度演化理论(Probability Density Evolution Theory,PDEM),考虑了叶轮结构和运行环境的随机性,并结合有限元分析模型,建立了叶轮结构极值应力的概率密度函数分析方法,给出了服役期内叶轮结构在不同运行时间的失效概率和时变可靠度。对Abaqus有限元分析软件进行了二次开发,通过Matlab和Abaqus的联合模拟,实现了模型建立、应力分析、结果提取和概率密度演化的全流程批量仿真分析。通过与代理模型法和蒙特卡洛模拟法的对比,从计算效率和结果精度两方面验证了概率密度演化理论的准确性和高效性。
