结构体系可靠度分析的自适应β约界法研究
本文选题：体系可靠度 + β约界法 ； 参考：《广西大学》2017年博士论文
【摘要】：结构体系可靠度理论长期以来一直是国内外结构可靠度研究领域的难点和热点。由于结构体系可靠度理论目前还存在较多关键问题尚未解决,从而制约了工程结构可靠度设计理论从构件可靠度层面向整体可靠度层面的跨越和发展。结构体系可靠度分析包括两大核心难题:一是如何高效准确地识别主要失效模式;二是如何计算多失效模式的联合失效概率。其中,主要失效模式的识别是结构体系可靠度分析的关键和基础。由于材料参数、荷载条件、几何尺寸等因素存在的随机性,导致随机结构的失效演化呈现多样性,可能存在数目众多的关键候选失效元件和主要失效模式。传统的失效模式分析方法由于缺乏高效的分枝约界策略,从而难以兼顾失效模式分析的精度和效率:一方面,为了保证计算效率,往往会遗漏关键候选失效元件和主要失效模式;另一方面,为了保证计算精度,则往往会由于候选失效元件选取过多而出现“组合爆炸”。所以,目前国内外还缺乏一种能够实现自适应分枝约界的高效体系可靠度分析方法。鉴于此,本文重点围绕结构体系可靠度分析的自适应高效方法开展研究,主要内容包括:(1)在失效演化过程中区分总虚拟荷载效应与普通外荷载效应的不同性质,提出了总虚拟荷载效应与构件截面强度的融合技术,据此建立了修正的结构计算模型,进而提出了基于强度融合技术的体系可靠度分析β约界法,从而纠正了传统方法将总虚拟荷载效应与普通外荷载效应简单叠加建立失效元安全余量所存在的错误,具有更高的计算精度。(2)通过定义失效概率均匀度、基准失效概率和基准可靠指标,从而确定结构失效历程不同阶段的动态约界阈值和约界准则,提出了结构失效演化模拟的自适应动态约界阈值,进而建立了基于自适应动态约界阈值的体系可靠度分析β约界法,可以全面考虑结构失效历程中元件失效概率的分布状况,实现结构失效路径的自适应动态分枝和约界,避免遗漏关键候选失效元件和主要失效路径,从而兼顾失效路径分析的精度和效率,克服了传统方法主要依靠工程经验确定约界阈值所存在的缺陷。(3)根据当量正态化原理和正交变换,将相关的非正态随机变量变换成独立的正态分布随机变量,进而结合随机结构失效演化分析的自适应动态约界阈值,提出了一种适用于含非正态相关随机变量的随机结构失效演化和体系可靠度分析的自适应动态β约界法,从而将传统的体系可靠度分析方法从正态随机变量空间拓展到非正态随机变量空间。该方法不仅可以合理考虑随机变量分布类型对约界阈值和随机失效演化的影响,而且可以有效分析外荷载和全截面塑性抗力的分布类型、相关性和变异性对随机结构的失效演化历程、主要失效路径和体系可靠指标的影响规律。(4)基于多层多跨复杂结构,利用蒙特卡罗法进行对比分析,验证了本文所建立的三种自适应动态β约界法的有效性和适用性,并分析了外荷载和全截面塑性抗力的分布类型、变异性和相关性对复杂结构的失效演化历程、主要失效路径和体系可靠指标的影响规律。分析结果表明,随着外荷载和全截面塑性抗力的变异性的增大,结构体系的失效概率会增大,结构体系可靠指标会减小,其中全截面塑性抗力的影响更为明显;随着外荷载和全截面塑性抗力的相关性增大,结构体系的失效概率也会增大,结构体系可靠指标会减小;随着横向外荷载的增大,结构体系的失效概率也会增大,结构体系可靠指标会减小。
[Abstract]:The reliability theory of structural system has long been a difficult and hot topic in the field of reliability research at home and abroad . ( 3 ) Based on the principle of equivalent normal state and orthogonal transformation , the paper presents a new adaptive dynamic 尾 - bound method for stochastic structure failure evolution and system reliability analysis based on random variable .
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU311.2
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，本文编号：1839740
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