检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：郭怿品武汉大学

学位级别：硕士

水工结构可靠度分析是对于水工结构安全性进行评估的一种方法。在堆石坝坝坡稳定分析当中,是将坝体筑坝材料的抗剪强度参数视作随机变量,对室内试验获得的少量数据进行拟合,获得抗剪强度参数的概率分布,通过一系列可靠度分析方法对坝坡... 详细信息

水工结构可靠度分析是对于水工结构安全性进行评估的一种方法。在堆石坝坝坡稳定分析当中,是将坝体筑坝材料的抗剪强度参数视作随机变量,对室内试验获得的少量数据进行拟合,获得抗剪强度参数的概率分布,通过一系列可靠度分析方法对坝坡稳定进行分析。在往常的堆石坝坝坡稳定可靠度分析中,材料的抗剪强度参数往往被视为相互独立的随机变量,然而近几年国内外的研究发现抗剪强度参数间具有一定的相关性,且这样的相关性对于坝坡稳定可靠度分析结果会产生一定程度的影响。另外,室内三轴试验表明,尽管筑坝材料经过人工处理,相比天然材料更为均匀,但材料的抗剪强度参数仍具有一定程度的变异性,这样的变异性导致了在坝坡稳定可靠度分析中的各种不确定性,包括参数本身固有的不确定性、计算方法假定引起的模型不确定性以及试验数据有限带来的统计不确定性,如何将数据有限带来的统计不确定性纳入到坝坡稳定可靠度分析当中,也是一个值得探讨的问题。针对上述问题,本文研究了抗剪强度参数有限数据条件下堆石坝坝坡稳定可靠度分析,并验证了其有效性。主要内容如下:1、探讨了目前堆石坝坝坡稳定可靠度分析领域研究存在的一些局限性,提出用二维正态分布或者用Nataf变换将相关非正态变量转换为正态变量处理抗剪强度参数相关性的方式不够合理;2、基于Copula函数介绍了构建抗剪强度参数任意二维联合概率分布的方法,解决了表征抗剪强度参数间不同相关结构的难题,并提出了基于Copula函数的堆石坝坝坡稳定可靠度分析方法;3、探讨了抗剪强度参数试验数据有限带来的统计不确定性,用Bootstrap方法度量了可靠度分析中各种统计值的变异性,并提出了基于Bootstrap方法的堆石坝坝坡稳定失效概率区间估计方法;4、以糯扎渡水电站主坝心墙堆石坝为例,论证了“基于Copula函数的堆石坝坝坡稳定可靠度分析方法”和“基于Bootstrap方法的堆石坝坝坡稳定失效概率区间估计方法”的有效性和适用性;5、根据所提方法以Matlab为平台编写了“基于Copula函数的土石坝坝坡稳定可靠度分析软件”(WHUERDR),该软件可对抗剪强度参数的相关性进行分析同时可以对任意形式坝坡或边坡进行可靠度分析。

关键词：堆石坝可靠度分析 Copula函数相关性 Bootstrap方法统计不确定性

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应用蒙地卡罗法提升离岸风力发电支撑结构长时域疲劳分析之计算效率

应用蒙地卡罗法提升离岸风力发电支撑结构长时域疲劳分析之计算效...

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作者：简志宇国立台湾大学

学位级别：硕士

本研究以台湾海峡福海风场的离岸风机作为设计目标，建立3.6MW的K型桁架式支撑结构有限元素模型，并且考量离岸风机系统的高度非线性，而采用时间域分析取代频率域分析。疲劳分析流程参考DNV规范采用热点应力法，包含焊接效应也纳入考... 详细信息

本研究以台湾海峡福海风场的离岸风机作为设计目标，建立3.6MW的K型桁架式支撑结构有限元素模型，并且考量离岸风机系统的高度非线性，而采用时间域分析取代频率域分析。疲劳分析流程参考DNV规范采用热点应力法，包含焊接效应也纳入考量，辅以雨流计数法以及Palmgren-Miner的线性破坏率理论评估疲劳寿命。环境参数根据当地长期气象统计，建立各参数的联合机率表。在本文中以三种负载状况:只施加风负载、只施加波浪负载与两者都施加，探讨疲劳破坏率的统计不确定性。会造成此不确定的因素为时域性负载计算采用随机过程，这对桁架式支撑结构接点的热点应力会产生相当大的影响，也意味着需要更大量的模拟数量，已取得能代表该气象状况的特征破坏率。在现有的设计规范中使用方格法去计算结构的长期破坏率，也就是模拟所有气象参数所构成的组合，但这也使得模拟数量会随着考量参数呈现指数成长，若要将上述统计不确定性纳入讨论，更将造成模拟数量的倍增。为了解决计算效率的问题，使用收敛速度与参数数量无关的蒙地卡罗法，提供了在离岸风机疲劳分析中相当具有潜力的另一个选择。本研究中借由10,000个风场、流场与结构疲劳模拟，探讨蒙地卡罗法与方格法的计算效率。

关键词：桁架式支撑结构疲劳破坏率统计不确定性蒙地卡罗法时域性分析离岸风力发电桁架式支撑结构

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有限数据条件下边坡可靠度分析的Bootstrap方法

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岩土力学 2016年第3期37卷 893-901,911页

作者：唐小松李典庆曹子君周创兵方国光武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072

基于Bootstrap抽样技术提出了有限数据条件下边坡可靠度分析方法。简要介绍了传统的边坡可靠度分析方法。采用Bootstrap方法模拟了抗剪强度参数概率分布函数的统计不确定性。以无限边坡为例研究了抗剪强度分布参数和分布类型不确定性对... 详细信息

基于Bootstrap抽样技术提出了有限数据条件下边坡可靠度分析方法。简要介绍了传统的边坡可靠度分析方法。采用Bootstrap方法模拟了抗剪强度参数概率分布函数的统计不确定性。以无限边坡为例研究了抗剪强度分布参数和分布类型不确定性对边坡可靠度的影响规律。结果表明:基于有限数据估计的样本均值、样本标准差和AIC值具有较大的变异性,这种变异性进一步导致了抗剪强度参数概率分布函数存在明显的统计不确定性。在考虑抗剪强度参数概率分布函数的统计不确定性时,边坡可靠度指标应为具有一定置信度水平的置信区间,而不是传统可靠度分析中的固定值。边坡可靠度指标的置信区间变化范围随安全系数的增加而增大,同时考虑分布参数和分布类型不确定性计算的可靠度指标具有更大的变异性和更宽的置信区间变化范围。Bootstrap方法为有限数据条件下抗剪强度参数概率分布函数统计不确定性的模拟以及边坡可靠度的评估提供了一条有效的途径。

关键词：边坡可靠度抗剪强度参数概率分布函数统计不确定性 Bootstrap方法

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边坡可靠度分析中岩土合理样本数目探讨

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铁道科学与工程学报 2016年第6期13卷 1053-1060页

作者：赵晶蒋良潍罗强骆飞孔德惠西南交通大学土木工程学院四川成都610031 高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

土工参数由有限样本数目勘察取样试验结果的估计推断而得到,统计不确定性将对可靠度分析结果带来误差,因此合理样本数目应体现分析结果精度与勘察费用间矛盾的协调。基于从土工参数总体分布中随机抽样的方法模拟某一样本容量下的勘察取... 详细信息

土工参数由有限样本数目勘察取样试验结果的估计推断而得到,统计不确定性将对可靠度分析结果带来误差,因此合理样本数目应体现分析结果精度与勘察费用间矛盾的协调。基于从土工参数总体分布中随机抽样的方法模拟某一样本容量下的勘察取样试验,以120次重复抽样构建样本统计值空间,分析样本统计值及对应边坡可靠度指标的离散特征。根据样本容量对可靠度指标计算结果空间散布范围的约束效应,探讨土工强度参数变异水平呈小、中和大3个等级时相对应的合理样本数目。计算分析表明:样本数目增加可减小可靠指标分布的离散程度,土工参数变异性增大则反之;为保证可靠度分析结果精度,在土工参数变异性增大条件下须相应增加样本数目;可靠度指标变异系数取0.30时,对应于参数呈小、中和大变异水平的样本数目分别为6,11和18。研究成果对完善工程勘察中的土工试验取样数目有一定参考价值。

关键词：边坡可靠度分析样本数目统计不确定性可靠度指标散布范围变异系数随机抽样

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含统计不确定性的多态系统可靠性估计与优化

含统计不确定性的多态系统可靠性估计与优化

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作者：汪勇华中科技大学

学位级别：博士

可靠性一直是衡量大型能源系统(比如核电和火力发电系统)性能的一个重要指标。由于其部件设备发生故障的随机性和故障类型的多样性,此类系统本身具有明显的多态性,其可靠性评价结果也伴随有一定的统计不确定性。根据可靠性评价进行系统... 详细信息

可靠性一直是衡量大型能源系统(比如核电和火力发电系统)性能的一个重要指标。由于其部件设备发生故障的随机性和故障类型的多样性,此类系统本身具有明显的多态性,其可靠性评价结果也伴随有一定的统计不确定性。根据可靠性评价进行系统结构设计和部件冗余分配是可靠性工程理论中一个重要的组合优化问题,它旨在构造一个具有高可靠性、低成本的最佳系统结构。对于传统的二态系统,该优化问题已有很多文献进行了深入研究,但是目前对于多态系统的可靠性优化研究仍然有限。本论文的研究重点在于解决多态系统可靠性优化中的如下三个基本问题。第一,本论文提出一种新的、基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)和局部搜索(Local Search, LS)的混合算法,来解决串并联和桥接多态系统可靠性异质优化问题。该混合算法的目的是确定合适的部件类型以及冗余度,使所构建的系统在满足所需的可靠性要求的前提下,具有最低的成本。所开发的新型局部搜索策略和动态罚函数提高了该混合算法的性能。本论文的第一部分主要工作采用了出现在文献中的一个常见假设：部件的可靠性精确已知。通用生成函数(Universal Generating Function, UGF)方法被用来精确计算系统的可靠性。为了评估该混合算法的有效性,本论文将其与现有的启发式和元启发式算法如遗传算法(Genetic Algorithm, GA)、禁忌搜索(Tabu Search, TS)、蚁群优化(Ant Colony Optimization, ACO)等进行了比较。结果显示利用PSO/LS算法求解得到的系统构架具有更低的成本。第二,在许多现实应用中,部件的可靠性往往不能精确给出,而需要根据试验或历史运行数据进行估计。在对部件可靠性进行估计的过程中,由于试验或历史运行数据的有限性,估计出的部件可靠性往往具有统计意义上的不确定性。根据部件的可靠性和系统的结构函数对系统的可靠性进行计算时,这种不确定性会传播至系统层面。在本论文的第二部分主要工作中,系统可靠性的计算已从精确计算的概念转换到了统计估计计算的概念。该统计估计计算模型是建立在推断统计理论基础上的。本论文通过一个迭代推导过程对不确定性传播机制进行了数学解释,并求出了系统可靠性的无偏估计以及伴随的方差和协方差的无偏估计。根据推导结果,本论文又为系统可靠性的估计值提出了一个新的具有95%置信度的置信区间下界,并证明其优于现有文献中的两个置信区间下界。推导结果也用于建立三个衡量部件重要度的指标。第三,在第一部分和第二部分工作的基础上,本论文将可靠性优化问题的模型进行了修改以集成统计不确定性,混合PSO/LS算法也进行了相应的修改。修改后的新模型旨在构建一个最低成本的系统,同时该系统能以95%的置信度水平满足所需的可靠性要求。对于同样的可靠性要求,利用新模型求得的系统方案通常成本更高,但系统结构得以强化,同时系统可靠性的期望值也得以提高。此外,新优化模型提供至少95%的置信度确保求得的系统方案符合要求的可靠性标准,而原来的优化模型则无法提供这样的保证。本论文中使用了已有文献中出现的各种数值算例来检验所提出的混合PSO/LS优化算法的有效性,与已有研究成果的对比突出了该混合算法的优点。本论文同时实现了一些算例的蒙特卡罗仿真(Monte Carlo Simulation, MCS),并将其作为辅助工具来验证可靠性估计推导的准确性,结果表明仿真结果与理论推导结果吻合良好。本论文同时提供了一个600MW发电机组的简化汽水回路系统作为一个完整的实例,以验证所提出的算法、方法和模型的具体应用效果。

关键词：多态系统可靠性估计可靠性优化统计不确定性粒子群优化局部搜索混合算法

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小样本下岩土参数估计特征分析及边坡可靠度计算研究

小样本下岩土参数估计特征分析及边坡可靠度计算研究

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作者：熊卫平西南交通大学

学位级别：硕士

可靠度理论以概率论与数理统计手段考虑工程中的不确定性因素并以可靠度定量描述安全度,应用于边坡稳定性分析已成趋势。在岩土参数的不确定性因素中,固有物理不确定性是客观存在的,总体参数具有真实的概率分布,而工程勘察的取样试验是... 详细信息

可靠度理论以概率论与数理统计手段考虑工程中的不确定性因素并以可靠度定量描述安全度,应用于边坡稳定性分析已成趋势。在岩土参数的不确定性因素中,固有物理不确定性是客观存在的,总体参数具有真实的概率分布,而工程勘察的取样试验是以有限样本数量对总体参数进行估计推断,样本数目与置信水平取值影响着统计不确定性的大小。由于可靠度分析的精度极大程度上取决于对总体参数概率分布及数字特征的准确描述,以小样本下的勘察样本统计值作为固有真实值进行计算会导致稳定可靠度分析结果具有离散性。因此,在边坡可靠度分析中,参数区间估计特征与影响因素以及小样本条件下的可靠度计算修正方法亟待研究。论文对影响参数估计结果的样本数目与置信水平合理取值等因素开展研究,并在参数估计特征理论分析基础上,建立了小样本条件下基于Bayes条件概率原理的可靠度计算改进方法。此外,基于安全系数与可靠度的对应关系,初步探索了同时考虑参数变异性与相关性影响的路堤边坡稳定评价体系。论文主要研究工作及成果如下:(1)土工试验样本数量较少是岩土参数统计不确定性的重要来源,将边坡工程实际的勘察取样从数学上描述为对总体的一次随机抽样,采用数值抽样模拟实验手段进行大量重复,通过考察重复抽样破坏概率的离散性,根据不同样本数目条件下重复抽样破坏概率标准差的降低幅值及相对误差的变化特征,确定了合理的样本数目:岩土参数呈小变异水平时,样本数目取15;中、大变异水平时,样本数宜提高至20。依据相同样本数目在不同置信度下重复抽样破坏概率的离散范围,确定了合理的参数估计置信水平,分析表明,较之规范中通常采用的95%置信度,实际边坡设计时可适当降低参数估计的置信水平,当岩土参数呈小变异时置信水平可取0.8,中、大变异时宜取0.9。(2)小样本条件下由于统计平均值与实际未明确的参数分布总体均值间存在着随机偏差,以勘察样本统计值作为固有真实值进行计算会导致可靠度分析结果具有离散性。基于岩土参数正态分布假设下总体均值与样本平均值间随机偏差的函数变量服从t分布的原理,以总体均值按随机偏差分布概率进行不同取值为发生条件、取值计算的破坏概率为条件概率,运用Bayes全概率公式建立了针对小样本岩土参数条件的边坡稳定可靠度计算方法,讨论了参数变异性和统计不确定性影响下的路堤边坡可靠指标与稳定安全系数关系。研究表明:论文方法利用全概率的数学处理手段,能够考虑小样本的抽样结果偶然性对可靠度计算结果的影响,可成为样本数量较少时提高计算精度的低成本弥补方法;在90%和95%两种常用统计置信水平下,小样本所得岩土强度参数标准值低于大样本,所以要达到相等的设计安全系数,勘察中取样数目较少的工程代价是在设计中大幅提高了边坡可靠度水平;岩土参数变异性是影响边坡可靠度结果的主因,取两种置信水平的结果差异不明显。构建的基于条件概率原理的小样本参数边坡可靠度计算方法对完善岩土工程可靠性分析理论有积极作用。(3)对已有文献中岩土参数c、ψ变异系数和相关系数范围进行综合归纳,在参数概率分布与数字特征明确条件下,采用铁路标准路堤边坡断面模型,计算了参数不同变异性与互相关性影响下边坡安全系数所对应的可靠度。基于安全系数与可靠度的对应关系,提出了以参数变异系数、相关系数及安全系数为多元指标的边坡稳定性评价体系,建议了具有可靠度控制理念的均质路堤边坡稳定安全系数取值。此外,对边坡随机变量概率分布有偏,且变量间存在相关性条件下的Rosenblueth法的计算方式进行了补充说明。

关键词：岩土参数估计统计不确定性样本数目置信水平 Bayes法则全概率公式多元评价体系

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一种基于概率密度函数的旋转机械健康状态评估方法

一种基于概率密度函数的旋转机械健康状态评估方法

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作者：燕晨耀刘宇张志鹏张凡 611731 四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号

本发明涉及一种基于核密度估计和K-L散度等统计学方法来实现旋转机械的健康状态评估方法。包括如下几个步骤：步骤1：采集被监测对象的原始振动数据；步骤2：从原始振动数据中提取时、频域特征；步骤3：对时、频域特征进行降维处理获得... 详细信息

标准号: CN105241680A

本发明涉及一种基于核密度估计和K-L散度等统计学方法来实现旋转机械的健康状态评估方法。包括如下几个步骤：步骤1：采集被监测对象的原始振动数据；步骤2：从原始振动数据中提取时、频域特征；步骤3：对时、频域特征进行降维处理获得敏感特征；步骤4：使用窗宽为k的移动滑动窗来动态地选定样本集，计算样本集合的统计特性；步骤5：计算各个样本集在每个敏感特征下的概率密度函数；步骤6：计算相同敏感特征下相邻的两个样本集概率密度函数的K-L散度值；步骤7：计算集成K-L散度作为监测对象的健康评估指标。本发明的有益效果在于：充分考虑到样本的统计不确定性，提高了健康状态评估模型的准确性和泛化性。

关键词：敏感特征样本集散度概率密度函数健康状态评估计算频域特征原始振动统计不确定性被监测对象核密度估计统计学方法监测对象健康评估降维处理统计特性旋转机械样本集合动态地滑动窗窗宽对时泛化两个一种样本采集选定提取移动相同涉及进行

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基于试桩的桩基承载力可靠度分析

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山西建筑 2014年第19期40卷 102-103页

作者：王国伟铁道第三勘察设计院集团有限公司天津300251

针对桩基工程中试桩过程复杂,费用高,一般试桩数量很少,以此推导桩的承载力存在很大的统计不确定性的问题,讨论了根据试桩结果计算桩承载力可靠度的方法,结果表明,在试桩结果平均值和标准差估计值相同的条件下,随试桩数量的增多,计算的... 详细信息

针对桩基工程中试桩过程复杂,费用高,一般试桩数量很少,以此推导桩的承载力存在很大的统计不确定性的问题,讨论了根据试桩结果计算桩承载力可靠度的方法,结果表明,在试桩结果平均值和标准差估计值相同的条件下,随试桩数量的增多,计算的可靠指标变大。

关键词：桩基础承载力可靠度统计不确定性随机变量

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核电设计谱确定方法及其不确定性分析

核电设计谱确定方法及其不确定性分析

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第十七届全国反应堆结构力学会议

作者：徐龙军谢玉见谢礼立哈尔滨工业大学(威海)土木工程系

抗震设计谱是核电厂抗震设计的主要依据。但不同国家或地区的核电厂规范设计谱之间存在显著差异。基于近期的大地震强震记录,开展了不同方法下的设计谱计算和比较研究,分析了不同设计谱模型计算中存在的不确定性。结果显示,设计谱标定... 详细信息

抗震设计谱是核电厂抗震设计的主要依据。但不同国家或地区的核电厂规范设计谱之间存在显著差异。基于近期的大地震强震记录,开展了不同方法下的设计谱计算和比较研究,分析了不同设计谱模型计算中存在的不确定性。结果显示,设计谱标定中所依据的反应谱类型、规准化参数、表达方式以及保证概率等因素均与设计谱的不确定性有关,设计谱的优化需综合考虑多种因素的影响。

关键词：强地震动反应谱标定方法核电设计谱统计不确定性

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考虑统计与模型不确定性的结构统计可靠度理论

考虑统计与模型不确定性的结构统计可靠度理论

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庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007

作者：吕大刚宋鹏彦王光远哈尔滨工业大学土木工程学院

结构工程中的随机性包括物理不确定性、统计不确定性和模型不确定性,物理不确定性是指各种物理量(如荷载、材料强度、结构尺寸等)的客观变异性;统计不确定性是由于对物理量进行统计分析时缺乏足够的样本信息而产成的;模型不确定性源于... 详细信息

结构工程中的随机性包括物理不确定性、统计不确定性和模型不确定性,物理不确定性是指各种物理量(如荷载、材料强度、结构尺寸等)的客观变异性;统计不确定性是由于对物理量进行统计分析时缺乏足够的样本信息而产成的;模型不确定性源于对复杂物理现象进行数学建模时的理想化假设。经典的结构可靠度理论属于随机可靠度理论,因为它处理的主要是物理不确定性问题。目

关键词：模型不确定性可靠度理论统计不确定性

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