結(jié)構可靠度響應面法研究及其工程應用.pdf

1、隨著可靠度理論的研究與發(fā)展，目前的計算方法與成果非常多，但研究的目標和方向基本一致，主要就是減少結(jié)構功能函數(shù)計算次數(shù)和提高結(jié)構可靠指標的計算精度。一次二階矩法是常用的可靠度計算方法，但工程實際結(jié)構中，功能函數(shù)一般很難直接表達成隨機變量的顯式函數(shù)，此時常采用蒙特卡羅法或響應面法計算結(jié)構的可靠度?；谟邢拊拿商乜_法，其結(jié)果可以作為結(jié)構可靠度計算的近似精確解，但其主要缺點是計算成本大和耗時長。響應面法基本思想是通過數(shù)學函數(shù)模型和統(tǒng)計學的方

2、法來模擬結(jié)構的顯式功能函數(shù)表達式，然后采用常規(guī)的可靠度計算方法求解結(jié)構可靠度。關于響應面法，目前主要研究的方向有:函數(shù)模型的選取、確定中心點的位置和樣本點的選取以及計算可靠指標的迭代策略。
　　本文研究的主要內(nèi)容概括為以下幾點:
　　1.詳細介紹了可靠指標的常規(guī)計算方法，如均值一次二階矩法、改進一次二階矩法、HL法、JC法、響應面法和蒙特卡羅法。另外，在蒙特卡羅法的介紹中，詳細敘述了蒙特卡羅法的三種抽樣方法:直接抽樣法、重要

3、抽樣法和方向抽樣法。在常用方法學習的基礎上，提出了基于對數(shù)變換的可靠指標計算方法。該方法基于隨機變量均服從對數(shù)正態(tài)分布，且功能函數(shù)表達式滿足一定要求的情況下，將功能函數(shù)對數(shù)線性化，來計算可靠指標。最后，通過三道例題驗證了該方法的有效性。
　　2.簡要介紹了傳統(tǒng)的響應面法的基本思想，并詳細敘述了選取樣本點的試驗設計方法。在傳統(tǒng)響應面法的基礎上，提出了改進響應面法，其基本思想是采用驗算點處的泰勒展開式作為功能函數(shù)模型，選取特定的中心點

4、并通過中心復合試驗設計得到樣本點，構造功能函數(shù)的顯式表達式計算可靠指標。最后，對三道例題進行分析，驗證了該方法的有效性與高效性。
　　3.分析了一個18.5m的高壓輸電塔結(jié)構，建立了結(jié)構的有限元模型，并計算了結(jié)構重力荷載和四種方向風荷載作用。以結(jié)構桿件的橫截面尺寸和基本風壓作為隨機變量，結(jié)構桿件的局部穩(wěn)定性作為失效模式，采用本文改進響應面法、帶交叉項的二次多項式響應面、Kriging法和蒙特卡羅重要抽樣法計算了結(jié)構可靠度，并將結(jié)果