基于广义超椭球模型的结构非概率可靠性指标

1

作者 乔心州 赵悦童 +1 位作者 方秀荣 刘鹏 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第4期458-469,共12页

非概率凸集合模型仅需获知结构不确定性的范围或界限来度量结构可靠性,因而适用于小样本不确定性结构工程问题.针对广义超椭球模型,对其非概率可靠性度量问题进行了研究.首先,提出了基于广义超椭球模型的简单非概率可靠性指标,定义为结... 非概率凸集合模型仅需获知结构不确定性的范围或界限来度量结构可靠性,因而适用于小样本不确定性结构工程问题.针对广义超椭球模型,对其非概率可靠性度量问题进行了研究.首先,提出了基于广义超椭球模型的简单非概率可靠性指标,定义为结构功能函数的均值与离差之比,并讨论了该可靠性指标的不一致性问题.其次,为克服上述不一致性问题,提出了一种比例因子非概率可靠性指标,定义为不确定域向外扩大或向内收缩时,失效面与不确定域接触的最小比例因子.最后,通过3个工程算例分析验证了所提非概率可靠性指标的有效性和可行性. 展开更多

关键词 广义超椭球模型 非概率可靠性 简单非概率可靠性指标 比例因子非概率可靠性指标

下载PDF 职称材料

基于改进合成少数类过采样技术的非概率可靠性指标解 被引量：1

2

作者 张梦 陈旭勇 +1 位作者 彭元林 李书雅 《武汉工程大学学报》 CAS 2024年第2期231-236,共6页

当结构的功能函数呈现高度非线性、极限状态曲面为多区域的情形时,现有算法无法有效求解非概率可靠性指标,为解决此类问题,将合成少数类过采样技术(SMOTE)进行改进,提出了基于改进SMOTE算法的非概率可靠性指标解法。首先基于非概率可靠... 当结构的功能函数呈现高度非线性、极限状态曲面为多区域的情形时,现有算法无法有效求解非概率可靠性指标,为解决此类问题,将合成少数类过采样技术(SMOTE)进行改进,提出了基于改进SMOTE算法的非概率可靠性指标解法。首先基于非概率可靠性指标的几何意义,将样本分类策略、超球限制策略与标准SMOTE算法相结合,提出了改进SMOTE算法来进一步提升算法在极限状态曲面附近的采样效率;然后结合改进SMOTE算法在标准化空间中高精度的拟合局部极限状态曲面,进而搜索得到非概率可靠性指标;最后给出了基于改进SMOTE算法的非概率可靠性指标解的主要流程。数值算例表明,当极限状态曲面呈现局部闭合、多区域的特点时,改进后的SMOTE算法可以高效地获取位于极限状态曲面附近的样本点,进而高精度地拟合极限状态曲面。将本文方法的计算结果与解析解对比,相对误差远远小于工程中的最大误差限值5%,说明改进SMOTE算法能够较好地处理高度非线性功能函数,验证了所提算法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 非概率可靠性指标 合成少数类过采样技术 样本分类策略 超球限制策略 极限状态曲面

下载PDF 职称材料

多维平行六面体模型非概率可靠性灵敏度分析

3

作者 乔心州 裴金星 +1 位作者 刘鹏 方秀荣 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期575-584,共10页

可靠性灵敏度能够反映基本变量分布参数对可靠度的影响程度,为可靠性分析与优化设计提供指导。提出了一种基于多维平行六面体模型的非概率可靠性灵敏度分析方法。首先,给出基本变量域完全位于安全域时采用非概率可靠性指标,而基本变量... 可靠性灵敏度能够反映基本变量分布参数对可靠度的影响程度,为可靠性分析与优化设计提供指导。提出了一种基于多维平行六面体模型的非概率可靠性灵敏度分析方法。首先,给出基本变量域完全位于安全域时采用非概率可靠性指标,而基本变量域与安全域有交集时采用非概率失效度作为可靠性度量的原因。其次,推导结构线性系统的可靠性灵敏度解析式,并进一步探讨所提方法对结构非线性系统的适应性问题。最后,通过3个工程算例验证文中方法有效可行。 展开更多

关键词 非概率可靠性 灵敏度分析 多维平行六面体模型 可靠性指标 失效度

原文传递

结构非概率可靠性指标的求解方法 被引量：76

4

作者 郭书祥 张陵 李颖 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期227-231,共5页

在结构的非概率可靠性方法中,结构的可靠性是用非概率可靠性指标来度量的。本文研究了区间变量的一般运算规则,给出了非概率可靠性指标的三种求解方法:定义法、转换法和优化法。给出了定义法的具体描述和实现方法,并给出了转换法的一般... 在结构的非概率可靠性方法中,结构的可靠性是用非概率可靠性指标来度量的。本文研究了区间变量的一般运算规则,给出了非概率可靠性指标的三种求解方法:定义法、转换法和优化法。给出了定义法的具体描述和实现方法,并给出了转换法的一般求解步骤和一种可通用的区间优化算法的实现过程。三种方法的给出,基本上解决了结构可靠性分析中非概率可靠性指标的求解问题。实例计算表明所提方法是有效和可行的。 展开更多

关键词 非概率可靠性指标 结构可靠性 极限状态函数 区间变量

下载PDF 职称材料

区间模型非概率可靠性指标的一维优化算法 被引量：23

5

作者 江涛 陈建军 +1 位作者 姜培刚 拓耀飞 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期23-27,共5页

证明了基于区间模型的非概率可靠性指标只可能存在于:标准化区间向量张成的凸域及其扩展空间中,通过原点和凸域顶点的有限条超射线与标准化失效面的某个交点处,从而极大地缩小了优化方法求取非概率可靠性指标的可行域,使放弃计算结果极... 证明了基于区间模型的非概率可靠性指标只可能存在于:标准化区间向量张成的凸域及其扩展空间中,通过原点和凸域顶点的有限条超射线与标准化失效面的某个交点处,从而极大地缩小了优化方法求取非概率可靠性指标的可行域,使放弃计算结果极易扩张的区间运算法则和计算量太大的高维寻优方法成为可能。提出了求取非概率可靠性指标的一维优化方法,讨论了一维优化方法搜索区间关于0对称且具有半径递减的特性,利用该特性明显提高一维优化算法的效率。 展开更多

关键词 优化算法 非概率可靠性指标 标准化区间向量 标准化失效面 无穷范数

下载PDF 职称材料

非概率区间模型可靠性指标的梯度投影算法 被引量：5

6

作者 李世军 樊建平 +1 位作者 漆炜 陈旭勇 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期192-197,共6页

考虑不确定参数为区间变量,研究求解非概率可靠性指标的有效搜索算法。基于函数梯度法的基本思想,构造搜索方向,建立迭代算法格式,将传统的用于概率可靠性分析的梯度投影法用于非概率可靠性指标的求解。当收敛点为非最可能失效点时,提... 考虑不确定参数为区间变量,研究求解非概率可靠性指标的有效搜索算法。基于函数梯度法的基本思想,构造搜索方向,建立迭代算法格式,将传统的用于概率可靠性分析的梯度投影法用于非概率可靠性指标的求解。当收敛点为非最可能失效点时,提出了空间降维算法,并给出了整个搜索算法的计算步骤。通过数值算例,验证了本文提出的搜索迭代算法的有效性和正确性。 展开更多

关键词 可靠性指标 非概率可靠性 梯度投影 区间模型 无穷范数

下载PDF 职称材料

非概率可靠性指标空间搜索算法 被引量：8

7

作者 樊建平 李世军 陈旭勇 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期831-834,840,共5页

考虑不确定参数为区间变量,研究求解非概率可靠性指标的空间搜索算法。针对功能函数呈非线性性态的特征,采用切平面与G=0平面交线对非线性功能函数进行线性化处理,利用等倾线与等效线性功能函数的交点确定迭代点。经优化搜索,当功能函数... 考虑不确定参数为区间变量,研究求解非概率可靠性指标的空间搜索算法。针对功能函数呈非线性性态的特征,采用切平面与G=0平面交线对非线性功能函数进行线性化处理,利用等倾线与等效线性功能函数的交点确定迭代点。经优化搜索,当功能函数取0值时,确定了最可能失效点,进一步确定非概率可靠性指标。经数值算例验证了本文提出的优化搜索算法具有较高的搜索效率,与相关结果比较验证了算法的正确性。 展开更多

关键词 区间模型 非概率可靠性 可靠性指标 最可能失效点 优化搜索算法

下载PDF 职称材料

超椭球模型下结构非概率可靠性指标的迭代算法 被引量：15

8

作者 罗阳军 亢战 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期747-752,共6页

迭代算法对于非概率可靠性指标的求解及其优化问题具有重要意义。本文基于不确定参数的超椭球描述,研究求解非概率可靠性指标的迭代算法。针对极限状态方程非线性情况较高时可能存在不收敛的问题,提出一个检测严重迂回振荡的判据,并在HL... 迭代算法对于非概率可靠性指标的求解及其优化问题具有重要意义。本文基于不确定参数的超椭球描述,研究求解非概率可靠性指标的迭代算法。针对极限状态方程非线性情况较高时可能存在不收敛的问题,提出一个检测严重迂回振荡的判据,并在HL-RF迭代公式的基础上引入修正解,在一定程度上克服迭代不收敛的问题。数值算例验证了迭代算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 超椭球模型 非概率可靠性 可靠性指标 最可能失效点 迭代算法

下载PDF 职称材料

两种结构非概率可靠性指标的比较研究 被引量：2

9

作者 乔心州 仇原鹰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第10期1569-1572,共4页

结构非概率可靠性模型通常采用非概率可靠性指标来度量可靠性。文中对结构非概率可靠性指标的两种定义,即结构功能函数的均值与离差之比及标准化区间变量空间原点到失效面的最短距离进行了研究。研究结果表明:1)当结构功能函数为线性函... 结构非概率可靠性模型通常采用非概率可靠性指标来度量可靠性。文中对结构非概率可靠性指标的两种定义,即结构功能函数的均值与离差之比及标准化区间变量空间原点到失效面的最短距离进行了研究。研究结果表明:1)当结构功能函数为线性函数时,两种定义具有一致性。2)当结构功能函数为非线性函数时,前者度量结构可靠性存在一定偏差,而后者可以准确度量结构可靠性。3)前者依赖于结构功能函数的表达形式,而后者则与结构功能函数的表达形式无关。实例分析验证了文中结论。 展开更多

关键词 结构可靠性 非概率可靠性 可靠性指标

下载PDF 职称材料

基于微粒群算法的区间模型非概率可靠性指标的计算 被引量：5

10

作者 崔智勇 范小宁 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期863-867,共5页

把工程实际中的不确定参数考虑为区间变量,研究基于微粒群算法的区间模型非概率可靠性指标的计算。利用非概率可靠性指标只存在于过标准化区间变量张成的空间顶点和原点的直线与功能函数的交点,建立基于微粒群算法的优化模型,并对目标... 把工程实际中的不确定参数考虑为区间变量,研究基于微粒群算法的区间模型非概率可靠性指标的计算。利用非概率可靠性指标只存在于过标准化区间变量张成的空间顶点和原点的直线与功能函数的交点,建立基于微粒群算法的优化模型,并对目标函数进行改进,使其更利于优化计算。一系列数值算例和与以前方法的比较证明了该方法计算简便,结论较为精确,具有一定的可行性。 展开更多

关键词 区间模型 非概率可靠性指标 一维优化算法 微粒群算法

下载PDF 职称材料

粒子群算法在结构非概率可靠性优化中的应用 被引量：4

11

作者 郑严 程文明 +1 位作者 程跃 张则强 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期847-852,共6页

为了解决实际工程中不确定性结构的可靠性优化问题,建立了以结构非概率可靠性指标和横截面积为约束条件、最小化结构质量为目标的优化模型.利用非概率集合理论中的凸模型方法,求出可靠性指标,提出了基于粒子群算法的结构非概率可靠性优... 为了解决实际工程中不确定性结构的可靠性优化问题,建立了以结构非概率可靠性指标和横截面积为约束条件、最小化结构质量为目标的优化模型.利用非概率集合理论中的凸模型方法,求出可靠性指标,提出了基于粒子群算法的结构非概率可靠性优化方法.算例分析结果表明:与参数取平均值时的结构确定性优化方法相比,容许非概率可靠性指标为零时的结构非确定性优化方法得到的结构质量误差仅为0.009%.随着容许非概率可靠性指标的增大,桁架结构横截面积及质量也相应增大;当容许非概率可靠性指标为1.5时,与梯度投影法优化结果相比,利用该方法优化后的结构质量减少了0.323%. 展开更多

关键词 粒子群算法 凸模型 非概率可靠性优化 可靠性指标

下载PDF 职称材料

结构安全系数和非概率可靠性度量研究 被引量：10

12

作者 乔心州 仇原鹰 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期916-920,共5页

研究了用区间变量描述不确定参数时,结构安全系数和非概率可靠性度量及其相互关系.讨论了中心、非概率及区间三种安全系数的关系.对可靠性指标、集合可靠度两种非概率可靠性度量进行了对比分析.最后建立了安全系数和非概率可靠性度量的... 研究了用区间变量描述不确定参数时,结构安全系数和非概率可靠性度量及其相互关系.讨论了中心、非概率及区间三种安全系数的关系.对可靠性指标、集合可靠度两种非概率可靠性度量进行了对比分析.最后建立了安全系数和非概率可靠性度量的函数关系.研究结果拓展了结构非概率设计理论. 展开更多

关键词 安全系数 非概率可靠性 可靠性指标 集合可靠度 区间变量

下载PDF 职称材料

基于区间模型的结构非概率可靠性优化 被引量：10

13

作者 乔心州 吕震宙 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期682-686,774,共5页

采用区间变量描述不确定参数,研究了结构非概率可靠性优化问题。基于区间模型描述不确定信息这一前提,针对Elishakoff的非概率可靠性指标,给出了其几何解释和求解方法。建立了以结构重量为目标函数、以非概率可靠性指标为约束条件的非... 采用区间变量描述不确定参数,研究了结构非概率可靠性优化问题。基于区间模型描述不确定信息这一前提,针对Elishakoff的非概率可靠性指标,给出了其几何解释和求解方法。建立了以结构重量为目标函数、以非概率可靠性指标为约束条件的非概率可靠性优化模型。算例分析表明:该非概率可靠性优化方法能够考虑不确定信息的影响,对结构重量进行合理分配。该方法为结构非概率可靠性优化提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 结构可靠性 非概率可靠性指标 可靠性优化 区间变量

原文传递

基于info-gap理论的结构非概率可靠性方法研究 被引量：7

14

作者 李昆锋 杨自春 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期174-178,共5页

在info-gap(information gap)模型中引入分散度参数,使其更适用于结构可靠性分析。基于info-gap理论,用引入分散度参数的info-gap模型描述参数的不确定性,建立一种统一的结构非概率可靠性模型。非概率可靠性指标可通过优化方法求解。通... 在info-gap(information gap)模型中引入分散度参数,使其更适用于结构可靠性分析。基于info-gap理论,用引入分散度参数的info-gap模型描述参数的不确定性,建立一种统一的结构非概率可靠性模型。非概率可靠性指标可通过优化方法求解。通过数学推导,揭示新建非概率可靠性模型与传统概率可靠性模型的内在联系和相容性。 展开更多

关键词 非概率可靠性 可靠性指标 info-gap(information-gap)模型 分散度

下载PDF 职称材料

结构概率与非概率可靠度指标对应关系研究 被引量：3

15

作者 夏雨 张娜 +1 位作者 李靖 徐迪 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第4期1279-1284,共6页

针对目前在[-1,1]区间内,由非概率可靠度理论无法判断结构的安全与失效的问题,基于3σ截断法则,建立概率可靠度指标与非概率可靠度指标之间的对应关系。由《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB-50068-2001)规定的结构可靠性指标计算临界... 针对目前在[-1,1]区间内,由非概率可靠度理论无法判断结构的安全与失效的问题,基于3σ截断法则,建立概率可靠度指标与非概率可靠度指标之间的对应关系。由《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB-50068-2001)规定的结构可靠性指标计算临界非概率可靠性指标,提出了非概率可靠度指标处于[-1,1]区间内的一种由临界非概率可靠度指标确定结构可靠性的方法,并结合算例验证了该方法的有效性。研究结果表明:利用概率可靠度指标与非概率可靠度指标间的对应转换关系,由临界非概率可靠度指标可有效处理非概率可靠性指标处于[-1,1]区间内的结构可靠性问题,以更方便地评价结构的安全度。 展开更多

关键词 3σ截断法则 非概率可靠度指标 结构可靠性

下载PDF 职称材料

基于非概率区间模型的可靠性分析与优化 被引量：3

16

作者 韩志杰 王璋奇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期652-656,共5页

根据影响目标零件结构参数变化因素以及材料性能参数的区间特性,采用可靠性分析技术与结构优化方法,对目标零件结构的控制参数、材料强度及载荷分布等参量的不确定性进行分析,通过对非概率区间可靠性进行分析,构造出结构失效概率度量的... 根据影响目标零件结构参数变化因素以及材料性能参数的区间特性,采用可靠性分析技术与结构优化方法,对目标零件结构的控制参数、材料强度及载荷分布等参量的不确定性进行分析,通过对非概率区间可靠性进行分析,构造出结构失效概率度量的可靠性指标,结合区间约束的n维复形调优算法,获得了结构参数的最优结果。以钢坯吊具钳板为例,验证了该方法的实用性和有效性。该方法为基于可靠性的产品设计提供了新的途径。 展开更多

关键词 非概率可靠性 区间模型 结构优化 可靠性指标 复形调优算法

下载PDF 职称材料

基于强度退化分析的结构非概率动态可靠性模型 被引量：2

17

作者 魏宗平 李天恩 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第8期1397-1401,共5页

在对结构进行可靠性分析时,概率可靠性模型和模糊可靠性模型对于原始数据信息的要求较高。为了充分利用不确定性信息弥补原始数据的不足,将材料的静强度和所受的载荷用区间变量来描述,基于材料的剩余强度退化模型,提出了剩余强度退化的... 在对结构进行可靠性分析时,概率可靠性模型和模糊可靠性模型对于原始数据信息的要求较高。为了充分利用不确定性信息弥补原始数据的不足,将材料的静强度和所受的载荷用区间变量来描述,基于材料的剩余强度退化模型,提出了剩余强度退化的区间模型,建立了结构随载荷作用次数而变化的非概率动态可靠性指标及其失效率的计算方法。通过实例的计算和分析,表明了该方法对结构可靠性分析及其失效率的预测是可行、有效和合理的。 展开更多

关键词 强度退化 区间变量 非概率可靠性模型 动态可靠性指标 失效率

下载PDF 职称材料

引入集合扩展约束的结构非概率可靠性模型

18

作者 李昆锋 杨自春 周宗和 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期258-262,共5页

指出结构可靠性问题中不确定性量分散类型的差异,在原有info-gap(information-gap)模型中引入扩展约束参数,建立含约束的info-gap模型,原有info-gap模型可视为新模型的特殊形式。将含约束的info-gap模型应用于结构非概率可靠性方法中,... 指出结构可靠性问题中不确定性量分散类型的差异,在原有info-gap(information-gap)模型中引入扩展约束参数,建立含约束的info-gap模型,原有info-gap模型可视为新模型的特殊形式。将含约束的info-gap模型应用于结构非概率可靠性方法中,能更充分地利用已知不确定性信息对可靠性作出评价,显示参量约束信息对结构可靠性的影响。算例显示,忽略不确定性参量变化范围约束的非概率可靠性分析会得到过于保守的分析结果。 展开更多

关键词 非概率可靠性 稳健可靠性 可靠性指标 Info-gap(information-gap)模型 集合扩展

下载PDF 职称材料

一种基于SAPSO-DE混合算法的结构非概率可靠性优化设计 被引量：2

19

作者 郑灿赫 孟广伟 +2 位作者 李锋 孔英秀 金耿日 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1628-1634,共7页

针对不确定性结构的非概率可靠性优化问题,提出一种基于模拟退火粒子群算法和差分进化算法(SAPSODE混合算法)的结构非概率可靠性优化设计方法。考虑结构非概率可靠性指标约束,建立最小化结构体积为目标的优化模型。为了提高结构非概率... 针对不确定性结构的非概率可靠性优化问题,提出一种基于模拟退火粒子群算法和差分进化算法(SAPSODE混合算法)的结构非概率可靠性优化设计方法。考虑结构非概率可靠性指标约束,建立最小化结构体积为目标的优化模型。为了提高结构非概率可靠性优化问题的计算精度和效率,采用基于认知经验进化的SAPSO-DE混合算法进行非概率可靠性优化设计。研究结果表明:基于SAPSO-DE混合算法的结构非概率可靠性优化设计方法克服了PSO算法的早熟现象,并提高了收敛速度和精度;该方法的全局搜索能力强,且具有较强的稳定性。 展开更多

关键词 非概率可靠性指标 凸模型 不确定性 粒子群优化算法 差分进化算法 模拟退火

下载PDF 职称材料

基于Kriging模型的重力坝非概率可靠性分析 被引量：3

20

作者 占良红 魏博文 +1 位作者 钟紫蒙 徐镇凯 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2019年第8期159-164,共6页

为解决概率可靠性方法分析受限于重力坝不确定参数的统计信息较难获取,及其功能函数高度非线性且较难用显式解析表达式给予刻画等问题,构建了基于不确定参数界限的重力坝单元非概率可靠性(Non-probabilistic Reliability,N-PR)指标计算... 为解决概率可靠性方法分析受限于重力坝不确定参数的统计信息较难获取,及其功能函数高度非线性且较难用显式解析表达式给予刻画等问题,构建了基于不确定参数界限的重力坝单元非概率可靠性(Non-probabilistic Reliability,N-PR)指标计算模型,在此基础上,融合Kriging模型较强预测和拟合优势,发展了一种基于Kriging模型的重力坝N-PR指标计算方法。经实例考证,所给模型与方法可有效规避概率可靠性分析中要求不确定参数随机变化且计算结果对参数高度敏感的局限,较好适应了重力坝功能函数高度非线性甚至难以显式表达的特点,可较深入分析重力坝可靠性。 展开更多

关键词 重力坝 非概率可靠性指标 KRIGING模型 区间变量 抗滑稳定

下载PDF 职称材料