巖體地下結(jié)構(gòu)圍巖穩(wěn)定非概率可靠性的凸集合模型分析方法

考慮到不確定性因素,將機(jī)床主軸設(shè)計(jì)中的參數(shù)看作區(qū)間變量,應(yīng)用非概率可靠性理論,建立了機(jī)床主軸基于區(qū)間分析的非概率可靠性模型,給出了多區(qū)間變量非線性函數(shù)的非概率可靠性度量方法,提出了基于主軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和撓度的可靠性度量指標(biāo)。對xh2320/4機(jī)床主軸進(jìn)行分析結(jié)果表明:所提出的區(qū)間分析方法在實(shí)際工程中的可行性。

在掌握的不確定信息較少時(shí),可運(yùn)用非概率可靠性分析方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠性分析。對基于區(qū)間模型的非概率可靠性分析方法進(jìn)行對比分析,探討非概率可靠性指標(biāo)、非概率集合可靠度和非概率安全可能度等非概率可靠性度量之間的關(guān)系,研究非概率集合可靠度的性質(zhì)和計(jì)算方法。在結(jié)構(gòu)應(yīng)力—強(qiáng)度發(fā)生干涉時(shí),建議采用非概率集合可靠度進(jìn)行可靠性分析,并給出幾種常見的應(yīng)力—強(qiáng)度組合時(shí)非概率集合可靠度的計(jì)算方法。最后通過算例驗(yàn)證分析結(jié)論。

將基于分段描述的結(jié)構(gòu)非概率可靠性模型引入含缺陷結(jié)構(gòu)的可靠性分析,結(jié)合斷裂判據(jù),并用分段描述模型刻畫未確知變量,實(shí)現(xiàn)了非概率的斷裂力學(xué)分析,克服了概率斷裂力學(xué)方法對原始數(shù)據(jù)要求高的局限和未確知信息區(qū)間均勻分布模型過于保守的缺陷,有效解決了含裂紋結(jié)構(gòu)在小樣本、貧信息場合的可靠性評定問題。通過算例,對文中方法的可行性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。

結(jié)構(gòu)非概率可靠性分析中,結(jié)構(gòu)的可靠性是通過非概率可靠性指標(biāo)度量的。文中研究結(jié)構(gòu)非概率可靠性的度量方法,對比分析基于區(qū)間的非概率可靠性模型和基于凸集合模型的非概率可靠性模型兩種情況下的非概率可靠性指標(biāo),證明它們之間存在著確定的函數(shù)關(guān)系,揭示兩種指標(biāo)之間的差異是由不確定因子所決定的本質(zhì),并對其進(jìn)行定性解釋。同時(shí)得到一些有用的結(jié)論。

在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性分析時(shí),概率可靠性模型和模糊可靠性模型對于原始數(shù)據(jù)信息的要求較高。為了充分利用不確定性信息彌補(bǔ)原始數(shù)據(jù)的不足,將材料的靜強(qiáng)度和所受的載荷用區(qū)間變量來描述,基于材料的剩余強(qiáng)度退化模型,提出了剩余強(qiáng)度退化的區(qū)間模型,建立了結(jié)構(gòu)隨載荷作用次數(shù)而變化的非概率動態(tài)可靠性指標(biāo)及其失效率的計(jì)算方法。通過實(shí)例的計(jì)算和分析,表明了該方法對結(jié)構(gòu)可靠性分析及其失效率的預(yù)測是可行、有效和合理的。

當(dāng)不確定性信息量不足以精確確定概率模型時(shí),基于凸模型的非概率可靠性理論為工程結(jié)構(gòu)安全性提供一種有效的評估方法.論文基于材料、幾何及荷載大小等不確定性因素?cái)_動界限的多橢球模型描述,運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化變換和標(biāo)準(zhǔn)空間廣義無窮范數(shù)度量,給出定義非概率可靠性指標(biāo)的極小極大優(yōu)化數(shù)學(xué)模型.該非概率可靠性指標(biāo)可理解為結(jié)構(gòu)所能容許的參數(shù)不確定范圍與實(shí)際不確定范圍的相對\"長度\"比值.通過對極限狀態(tài)方程的線性化近似,推導(dǎo)優(yōu)化問題的顯式迭代公式,實(shí)現(xiàn)非概率可靠性指標(biāo)的簡便求解.數(shù)值算例驗(yàn)證了論文迭代算法的正確性和有效性.

基于遺傳算法的隧道圍巖變形穩(wěn)定可靠性分析——由于隧道的開挖，隧道圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化，圍巖發(fā)生卸荷變形，并可能導(dǎo)致隧道的失穩(wěn)。為了研究隧道開挖后圍巖變形的可靠性，建立了隧道圍巖變形可靠度指標(biāo)計(jì)算模型，并用遺傳算法進(jìn)行求解。應(yīng)用本文方法...

版次:第一版出版時(shí)間:2018-12開本:異16開出版單位:中國建筑工業(yè)出版社標(biāo)準(zhǔn)書號:978-7-112-22739-6【內(nèi)容簡介】本書以深圳茜坑隧洞建設(shè)為背景,總結(jié)了我國已建類似條件下工程的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),制定了新奧法施工中弱圍巖支護(hù)與襯砌結(jié)構(gòu)可靠性試驗(yàn)研究與安全監(jiān)測計(jì)劃,建立了監(jiān)測信息采集、信息處理、信息利用系統(tǒng)。利用監(jiān)測信息分析軟弱圍

工程實(shí)際中的構(gòu)件或材料由于不可避免地存在缺陷或裂紋,其強(qiáng)度大大低于理想模型的強(qiáng)度.考慮含裂紋結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)、幾何參數(shù)及作用載荷、缺陷特征等的不確定性的可靠性分析具有重要的工程實(shí)際意義.針對大型、貴重構(gòu)件或材料樣本數(shù)據(jù)少、統(tǒng)計(jì)信息缺乏的情況,提出了含缺陷結(jié)構(gòu)斷裂失效的非概率可靠性分析方法.對非概率可靠性度量方法進(jìn)行了分析、比較,由于以斷裂判據(jù)建立的功能函數(shù)往往為多維非線性方程,針對非概率集合可靠性模型的計(jì)算困難,提出用monte-carlo模擬方法計(jì)算非概率可靠度具有易實(shí)現(xiàn)、精度高的特點(diǎn).本文方法克服了概率斷裂力學(xué)(pfm)方法需要大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的局限性,具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值.實(shí)例分析對本文方法的可行性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證.

結(jié)構(gòu)非概率可靠性模型在斷裂力學(xué)分析中的應(yīng)用研究——工程實(shí)際中的構(gòu)件或材料由于不可避免地存在缺陷或裂紋，其強(qiáng)度大大低于理想模型的強(qiáng)度．考慮含裂紋結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)、幾何參數(shù)及作用載荷、缺陷特征等的不確定性的可靠性分析具有重要的工程實(shí)際意義．針對大型...

圍巖穩(wěn)定性評價(jià)是確保工程安全的一個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié),由于受到巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境等多種因素的綜合作用,圍巖穩(wěn)定性不僅具有隨機(jī)性,而且具有模糊性的特點(diǎn)。以工程模糊集理論為基礎(chǔ),建立以相對差異函數(shù)為基礎(chǔ)的模糊可變集合工程方法,并考慮模型參數(shù)指標(biāo)權(quán)向量的可變性,對圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià),以體現(xiàn)該方法的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn),增加評價(jià)結(jié)果的可靠性。通過實(shí)例,詳細(xì)列出該方法的計(jì)算步驟,并將結(jié)果與其他方法進(jìn)行比較,驗(yàn)證該方法的合理性與優(yōu)越性。

根據(jù)巖土參數(shù)的區(qū)間性特點(diǎn),引入?yún)^(qū)間分析方法,把巖土力學(xué)參數(shù)以及由此得到的響應(yīng)量當(dāng)作區(qū)間變量,建立基于區(qū)間分析的巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定非概率可靠性分析模型.針對區(qū)間四則運(yùn)算方法當(dāng)輸入變量的個(gè)數(shù)較多或輸入變量的區(qū)間較寬時(shí),常常會過寬地估算響應(yīng)量變化區(qū)間,引入改進(jìn)區(qū)間截?cái)喾▽ζ溥M(jìn)行求解,解決了區(qū)間運(yùn)算結(jié)果擴(kuò)張問題,在此基礎(chǔ)上采用優(yōu)化法解決了非概率可靠性指標(biāo)的求解.將該方法應(yīng)用于工程實(shí)例,分析結(jié)果表明了該方法的可行性.

當(dāng)?shù)貌坏阶銐虻慕y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息時(shí),將結(jié)構(gòu)的不確定參數(shù)描述為區(qū)間變量,結(jié)合區(qū)間變量的性質(zhì),定義一種結(jié)構(gòu)非概率可靠性度量指標(biāo),并對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)非概率可靠性進(jìn)行了深入的研究,在區(qū)間有限元基礎(chǔ)上,提出了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)失效模式識別和體系非概率可靠性分析的一種有效途徑。

電路元件在工作時(shí)很容易受到外界信息的干擾,如電磁、噪聲、輻射等,在設(shè)計(jì)電路信號最初階段有必要計(jì)算出電路信號的可靠性概率。傳統(tǒng)的計(jì)算方法為故障注入方法與解析模型方法,但是這兩種方法在投入成本和計(jì)算精度上都不能滿足人們的要求。基于eptm模型提出了一種新的電路信號可靠性計(jì)算方法,介紹了計(jì)算步驟,并對每一步進(jìn)行了具體解析,實(shí)踐證明給出的方法能夠精確且快速地實(shí)現(xiàn)對電路信號可靠性的概率評估,提高設(shè)計(jì)階段電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的效率,降低故障發(fā)生的概率,值得推廣使用。

將結(jié)構(gòu)的不確定參數(shù)描述為區(qū)間變量,基于非概率可靠性模型研究結(jié)構(gòu)可靠性的兩種計(jì)算方法。一種方法是先優(yōu)化得到結(jié)構(gòu)功能函數(shù)的最大和最小值,再計(jì)算功能函數(shù)均值和離差的比值;另一種是將功能函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化,并構(gòu)造一種有約束優(yōu)化模型,最優(yōu)解分量的絕對值即非概率可靠性指標(biāo)。算例表明,兩種算法對于任意功能函數(shù)都是可行的;對于線性功能函數(shù),兩者等效;對于非線性功能函數(shù),兩者略有差異。計(jì)算的差異來源于兩種非概率可靠性定義的不同。

電路元件在工作時(shí)很容易受到外界信息的干擾,如電磁、噪聲、輻射等,在設(shè)計(jì)電路信號最初階段有必要計(jì)算出電路信號的可靠性概率。傳統(tǒng)的計(jì)算方法為故障注入方法與解析模型方法,但是這兩種方法在投入成本和計(jì)算精度上都不能滿足人們的要求。基于eptm模型提出了一種新的電路信號可靠性計(jì)算方法,介紹了計(jì)算步驟,并對每一步進(jìn)行了具體解析,實(shí)踐證明給出的方法能夠精確且快速地實(shí)現(xiàn)對電路信號可靠性的概率評估,提高設(shè)計(jì)階段電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的效率,降低故障發(fā)生的概率,值得推廣使用。

在綜合分析巖土參數(shù)區(qū)間性的基礎(chǔ)上,通過引入?yún)^(qū)間分析方法和非概率可靠性思想,建立巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定的非概率可靠性模型,并針對區(qū)間運(yùn)算結(jié)果擴(kuò)張問題,引入?yún)^(qū)間截?cái)喾ê蛥^(qū)間優(yōu)化法,對邊坡非概率可靠性指標(biāo)進(jìn)行較為精確的求解。然后,以湖北某巖質(zhì)高邊坡為實(shí)例,進(jìn)一步探討了巖體參數(shù)變異性對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定的非概率可靠性指標(biāo)的影響規(guī)律。

將支持向量機(jī)回歸技術(shù)引入隱式極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的非概率可靠性分析,基于未確知信息的分段均布描述模型,設(shè)計(jì)了訓(xùn)練樣本抽取策略.為了統(tǒng)一樣本尺度,根據(jù)分段均布模型與標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間均布模型的雙射關(guān)系,將基本變量區(qū)域中的樣本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間變量域中的樣本數(shù)據(jù),保證了支持向量機(jī)訓(xùn)練的穩(wěn)定性.給出了svr預(yù)測模型算法,并實(shí)現(xiàn)了在標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間變量域中直接抽取訓(xùn)練、測試及預(yù)測樣本,使得樣本抽取和蒙特卡羅模擬計(jì)算更便于實(shí)現(xiàn).通過算例對方法的精度和可行性進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明:該方法可解決隱式極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的非概率可靠性分析問題,且應(yīng)用簡便.

簡要介紹了多種地下工程圍巖穩(wěn)定性的分析方法,分析了各種方法的優(yōu)劣,并對這一研究的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢作了評述。

基于概率分布理論,建立了截尾概率分布分析模型;為便于截尾概率分布可靠性分析,提出了計(jì)算可靠指標(biāo)的新優(yōu)化模型,該模型無需對概率分布進(jìn)行當(dāng)量正態(tài)化,也無需知道概率分布類型信息;給出了截尾概率分布在給定子區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法,使得montecarlo抽樣成為可能。算例結(jié)果表明,截尾概率分布更符合實(shí)際情況,并且會使可靠指標(biāo)提高,其影響不容忽視。

本文通過兩個(gè)工業(yè)建筑物改造的工程實(shí)例，闡述了工業(yè)建筑物改造的可行性分析方法及其具體實(shí)施過程。

軟件可靠性與安全性-分析方法02