边坡系统可靠度分析智能响应面法框架

多失效模式情况下,边坡体系可靠性分析较为复杂.提出了基于计算机试验结合机器学习理论建立边坡系统(体系)可靠度分析智能响应面法的一般框架.边坡体系可靠性分析智能响应面法步骤包括:样本生成、模型参数优化、智能响应面建立、蒙特卡罗模拟计算失效概率.对支持向量机、高斯过程等多种智能机器学习理论用于建立智能响应面的性能进行了对比分析.通过典型边坡的体系可靠度分析,验证了小样本情况下智能响应面法在边坡体系可靠性分析中的可行性和优越性.     

边坡稳定可靠度分析的神经网络法

用常规可靠度分析方法进行边坡稳定的可靠度分析时,可靠度分析的主程序与用GEO-SLOPE软件求解安全系数的过程需交互进行,过程繁琐。为加快运行速度,本文采用了基于RBF神经网络的蒙特卡罗模拟法（RBF-MCSM）,此法在进行可靠度分析时,需在运行可靠度分析程序之前先用GEO-SLOPE软件来准备好所有样本。本文首先应用GEO-SLOPE软件中的Slope/w模块对皮园边坡四组剖面支护前后的安全系数进行求解,接下来采用基于径向基函数神经网络的蒙特卡罗模拟法（RBF-MCSM）拟合出功能函数,进而求解边坡的失效概率及可靠指标,并与常规的可靠度分析方法（中心点法、验算点法和响应面法）进行比较,由于RBF-MCSM法的计算结果与常规法中精度较高的验算点法和响应面法结果非常接近,说明RBF-MCSM法十分准确。     

一种多导体传输线串扰不确定性问题的计算方法

针对实际问题中传输线对地高度、相对距离和端接阻抗等参数表现出不确定性时的情况,提出了一种多导体传输线串扰不确定性问题的计算方法.该方法首先通过建立参数不确定的多导体传输线模型,依据多导体传输线理论,考虑模型具有安全阈值,结合基于最可能失效点的随机响应面法完成对多导体传输线模型失效概率的计算.通过比较,该方法得到的模型失效概率与蒙特卡罗法的计算结果基本一致,但其计算效率得到了大幅提升,并且能方便地得到模型串扰的统计矩,从而实现对汽车等复杂系统中的线束或电路板微带线等传输线电磁兼容性能的高效准确预测.     

基于健康监测数据和贝叶斯网络的结构失效概率评估

基于健康监测数据和贝叶斯网络(BN)，提出结构体系失效概率的实时评估方法，用于结构整体安全状态的动态评价.根据结构响应监测数据建立贝叶斯动态线性模型(BDLM)，估计结构荷载效应的概率分布，同时结合结构抗力分布，计算构件的时变可靠指标；根据结构主要失效模式构建贝叶斯网络，以描述构件失效与结构整体失效间的依赖关系；通过贝叶斯网络的概率递推从构件可靠指标求得结构体系失效概率，实现结构整体安全状态的量化评估.利用三杆桁架模型的数值模拟数据和某单层网壳结构静力破坏试验过程的实测数据对该方法进行验证.结果表明，所提出的结构失效概率评估方法较好地量化了结构的安全状态，并成功预警了结构体系的破坏.     

基于数值模拟技术的铸钢节点可靠度研究

对比了蒙特卡罗法和响应面法的各自特点,并针对重庆江北机场铸钢节点的可靠性分析问题,选取响应面法开展相关的研究.对重庆江北机场铸钢节点中的三肢边节点和三肢中节点选取一定的输入和输出变量,通过参数化建模,拟合出铸钢节点的响应面方程.在响应面上进行蒙特卡罗模拟,最后根据PDS后处理的输出结果对铸钢节点的可靠性进行分析和评估.     

基于移动最小二乘法的隧道支护稳定可靠度分析

提出了一种基于移动最小二乘法(MLSM)的隧道开挖可靠度分析方法,该方法利用MLSM构建功能函数的代理模型,解决了实际工程中功能函数需借助数值方法求解的问题;通过均匀设计构造MLSM函数,在此基础上,采用一阶可靠度方法(FORM)计算不同极限状态的可靠度指标和失效概率.以一个存在3种不同失效模式的隧道开挖支护稳定问题为例,通过与多项式响应面法和直接FORM法比较,验证了该方法的精度和效率.讨论了不同失效模式下参数的敏感性以及隧道支护安装位置和参数相关性对不同模式下隧道失效概率的影响规律.     

非概率响应面法在结构可靠性中的应用

为了解决极限状态不能明确表达的复杂结构非概率可靠性指标的求解,将传统的响应面法和改进一维优化算法相结合,提出非概率相应面法,并给出了程序化思路.为了验证所提方法的有效性,以一悬臂梁为算例,将非概率相应面法的计算结果与传统响应面法及解析方法的结果进行对比,验证了本文的计算方法精度较高,与解析法计算的结果一致,不需特殊的数学处理,是传统响应面法的扩展,更易接受.     

基于Fourier正交基神经网络响应面法的结构可靠性分析

将Fourier正交基前向神经网络响应面法应用于估计结构失效概率。基于数值逼近原理,以Fourier正交多项式作为隐层神经元的激励函数,利用随机变量输入矩阵的广义逆矩阵形式计算权值,以Fourier正交基响应面代替传统多项式响应面,拟合其极限状态曲面,结合可靠性理论计算其失效概率。通过实例数值分析,证明了本文方法的正确性,同时具有公式简单、易于编程的优点,为解决结构可靠性分析问题提出了一种新方法。     

岩质边坡稳定的体系可靠度分析及工程应用

对岩质边坡存在多个滑动面时的体系可靠度进行分析,可以对边坡的稳定性作出更加合理的评价.采用非线性有限单元法,通过降低岩体的强度参数,寻找边坡的潜在滑动面,并定义滑动面上所有单元同时破坏时,作为边坡的失稳模式;针对岩体破坏的特点,按Druker-Prager屈服准则和单轴抗拉强度准则构建失稳模式中单元的功能函数,再采用响应面法和蒙特卡罗法计算单元的可靠指标和相关系数;单一失稳模式是由滑动面上的单元组成的并联体系,为此,研究了一种逐步等效线性化求交法用于计算单一失稳模式的可靠指标;最后,用Ditlevsen窄界限公式估算由各失稳模式组成的串联体系的可靠指标.上述方法得到的可靠指标可用于边坡的稳定性评价.作为工程实例,对某水电站左岸坝肩边坡的体系可靠度进行了分析和评价,验证了本方法的合理性和可行性.     

基于Hsich-Ting-Chen混凝土强度准则的可靠度判据研究

视混凝土强度参数为随机变量,以Hsich-Ting-Chen强度准则作为混凝土单元失效的极限状态函数,用验算点法计算出单元屈服的可靠指标和相应的失效概率,建立了单元屈服的可靠度判据.通过算例分析了混凝土强度参数均值与变异系数对屈服准则判别结果的影响.结果表明,当变异系数较大时,对单元失效概率的影响显著.     

结合同伦代理模型的静力贝叶斯随机模型修正

为了使用随机静力位移测量数据对结构有限元模型进行修正,并保证计算效率,提出了一种同伦代理模型与贝叶斯抽样方法结合的随机模型修正方法。首先以结构静力位移构建目标函数,然后采用延缓拒绝自适应抽样算法对修正参数的后验概率密度进行估计。抽样过程中,采用同伦代理模型替代有限元模型对结构静力位移进行计算。数值算例和试验结果表明：进行变截面梁的有限元模型修正时,与二次响应面模型相比,在静力贝叶斯模型方法中利用同伦代理模型,修正参数的后验概率密度能更准确地复现结构随机响应,使修正后的结构随机响应与测量结果概率密度函数更加吻合。即使在随机测量误差的变异系数较大、先验信息与真实修正参数之间差异较大时,所提方法仍能够快速得到修正参数的后验概率密度,使修正参数计算的结构随机位移响应与测量结果的概率密度函数保持一致。同伦代理模型结合贝叶斯抽样算法能在概率框架内快速而准确地对结构进行随机模型修正。     

Feature extraction for latent fault detection and failure modes classification of board-level package under vibration loadings.

A feature extraction for latent fault detection and failure modes classification method of board-level package subjected to vibration loadings is presented for prognostics and health management(PHM) of electronics using adaptive spectrum kurtosis and kernel probability distance clustering. First, strain response data of electronic components is filtered by empirical mode decomposition(EMD) method based on maximum spectrum kurtosis(SK), and fault symptom vector is developed by computing and reconstructing the envelope spectrum. Second, nonlinear fault symptom data is mapped and clustered in sparse Hilbert space using Gaussian radial basis kernel probabilistic distance clustering method. Finally, the current state of board level package is estimated by computing the membership probability of its envelope spectrum. The experimental results demonstrated that the method can detect and classify the latent failure mode of board level package effectively before it happened.     

Motion function reliability analysis of a rotating flexible beam with random parameters

The assumed mode method and stochastic response surface method are combined to analyze the motion function reliability of a rotating flexible beam with random parameters. Firstly, based on Lagrange's equations and the assumed mode method, the rigid-flexible coupling dynamic model which takes the coupling term of the deformation in the expression of longitudinal deformation is studied. Then considering the physical and geometrical parameters under randomness, the probability analysis is made by the stochastic response surface method. The rationality and efficiency of the modeling and the method presented are verified by an example. The results demonstrate that the third order stochastic response surface method leads to good precision with acceptable time consumption compared with the Monte Carlo (MC) method, and that the randomness of density has a greater effect on the reliability of the system.     

等强度折减下延性结构的位移放大系数

为方便地由弹性位移计算最大弹塑性位移反应,对等强度折减的双折线弹塑性滞回模型的单自由度(SDOF)体系在地震作用下的弹塑性位移响应进行分析,得到不同标准化周期、场地类型、强度折减系数、阻尼比、后期刚度和二阶效应等不同参数组合的位移放大系数Cd2谱.结果表明,Cd2在固定周期处各强度折减系数所对应的数据点均服从对数正态分布;Cd2随着阻尼比(除短周期)的减小而减小,随着后期刚度的增大而减小;二阶效应的存在将导致Cd2显著增加.为分析不同滞回模型对Cd2的影响,又计算反向加载时刚度退化的修正克拉夫(MC)滞回模型、剪切滑移(SSP)和无任何耗能能力的双线性弹性(BIL)模型下的Cd2谱,与理想弹塑性(EPP)下的Cd2进行对比,发现EPP的Cd2在4类模型中是最小的.     

CO2探测仪近红外焦平面无效像元检测方法

针对HgGdTe探测器均匀性差、无效像元多,过多无效像元会降低碳卫星CO2探测仪红外焦平面探测器探测精度,提出了一种基于探测器性能测试数据进行无效像元筛选的方法.首先利用CO2探测仪冷光学实验设备采集暗背景数据与响应度数据,然后计算暗背景数据的DN值均值与标准差、各个像元的响应度曲线,利用直方图阈值筛选出暗像元、亮像元、不稳定像元、平均拟合偏差较大等无效像元,最终利用各种无效像元集合交并集确定最终无效像元.结果表明:基于各种无效像元集合交并集确定最终无效像元的无效像元筛选方法准确度更高.通过遍历筛选出无效像元的响应值,从而确认了无效像元筛选的合理性.     

基于薄层分析的反应位移法研究

介绍薄层单元分析法结合容积法求解半无限空间层状地层中地下结构水平、回转、垂直及轴向的地层阻抗函数过程,并将地层阻抗函数运用到地下结构抗震设计方法-反应位移法中,综合考虑地下结构水平、回转、垂直运动特性,较大程度上提高了反应位移法的计算精度.在北京地区典型地质条件下的典型地铁车站结构模型振动台试验的基础上,进行一般反应位移法及基于薄层分析的反应位移法的计算分析,并将其内力及变形值与一般反应位移法及振动台试验结果进行比对.结果表明,该方法与地铁车站结构振动台的试验结果符合良好,验证了这种基于薄层分析的反应位移法的适用性.     

地貌气候单位线的分析与计算

本文在现有地貌气候单位线研究的理论基础上,提出了合理的分折与计算方法,使其符合实际,便于实用。其中对初始概率、转移概率以及流时概率的计算方法提出了改进,而对参数定量建立了有效的方法。     

非线性时变结构时变动力可靠性分析的FPK法

本文研究了一类多自由度非线性时变结构的振动模型,用FPK法得出了体系的位移与速度响应的平稳联合概率密度函数的解析解,提出了基于Possion假设的时变动力可靠性的一整套计算公式;作为例子,给出了任意非线性刚度的单自由度时变结构时变动力可靠性的解析解,并将其特例情况－Duffing体系的动力响应和超越率结果与现有理论解作了比较;本文方法对结构维护与评估有广泛应用价值。     

基于变形修正的反应位移法改进研究

对目前地下结构抗震分析中的土-结相互作用系数法和反应位移法进行了分析,结合二者的优点,提出了一种基于变形修正的改进反应位移法。改进反应位移法是在传统反应位移法的基础上,通过土-结相互作用系数法中的结构变形,对反应位移法中的结构变形进行修正,从而对结构内力进行调整,减小了传统反应位移法的误差。为验证改进方法的有效性,通过改变结构的截面尺寸、土体刚度和结构埋深,分别用传统反应位移法、改进反应位移法和动力时程分析方法进行对比计算。结果表明:改进反应位移法的计算结果要好于传统反应位移法;改进反应位移法只是整体地放大或缩小传统反应位移法的计算结果,并不能改变结构内力的分布形式;传统反应位移法仍存在较大的误差。     

强动载荷下离散多层圆筒的弹性动力响应分析

针对离散多层圆筒（DMC）在动载荷作用下研究的不足，研究了DMC在强动载荷作用下的弹性动力响应.在轴对称平面应变条件下，将内筒和钢带层的径向位移分别分解为满足非齐次应力边界条件的准静态解和满足齐次应力边界条件的动态解，准静态解由齐次线性方法和边界条件确定，动态解通过有限Hankel积分变换和Laplace积分变换求得.数值算例结果表明，与几何尺寸、材料均相同的单层圆筒（MC）相比，在相同的内部动载荷作用下，DMC有更大的径向位移和更大的径向应力峰值.DMC内筒的环向应力峰值比相应内径处的MC大，而钢带层中的环向应力峰值比单层圆筒小.