结构可靠度响应面法研究及其工程应用

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1、犬嫂－大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士享位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ结构可靠度响应面法研究及其工程应用结构工程学科专业丰琳丧作者姓名平！１指导教师—１—＿１教授答辩日期—＿⑩．．－．．＾Ｖ，—Ｈ＞．．硕士学位论文结构可靠度响应面法研究及其工程应用ＳｔｕｄｙｏｎＲｅｓｐｏｎｓｅＳｕｒｆａｃｅＭｅｔｈｏｄｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄＩｔｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｌｉｃａｔｉｏｎｐｐ作者姓名：

2、丰琳狼学科、专业：结构工程：２１２０６２８５学号指导教师：易平副教授完成曰期：２０１５年５月ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交盼学位论文是本人在导师的指导下进行研究，工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一工。与我同作的同志对本研究所做的贡截均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。ｔ学位论文题目

3、：名ＩＨ）ｉｌ省ｚｒ年作者签名：日期／／树术：ｗＺ月曰大连理工大学硕士学位论文摘要随着可靠度理论的研究与发展，目前的计算方法与成果非常多，但研宄的目标和方一致一向基本，主要就是减少结构功能函数计算次数和提高结构可靠指标的计算精度。二阶矩法是常用的工程实际结构中一次可靠度计算方法，但，功能函数般很难直接表达成随机变量的显式函数，此时常采用蒙特卡罗法或响应面法计算结构的可靠度。基于有限元的蒙特卡罗法，其结果可以作为结构可靠度计算的近似精确解，但其主要缺点是计算成本大和耗时长。响应面法基本思想是通过数学函数模型和统计学的方法来模拟结构的显式功能函

4、数表达式，然后采用常规的可靠度计算方法求解结构可靠度。关于响应面法，目前主要研宄的方向有：函数模型的选取、确定中心点的位置和样本点的选取以及计算可靠指标的迭代策略。本文研究的主要内容概括为以下几点：一二阶一二阶１．详细介绍了可靠指标的常规计算方法，如均值次矩法、改进次矩法、ＨＬ法、ＪＣ法、响应面法和蒙特卡罗法。另外，在蒙特卡罗法的介绍中，详细叙述了蒙特卡罗法的三种抽样方法：直接抽样法、重要抽样法和方向抽样法。在常用方法学习的基础上，提出了基于对数变换的可靠指标计算方法。该方法基于随机变量均服从对数正态一，分布，且功能函数表达式满足定要求的情况下，将功能函数对数线

5、性化来计算可靠指标。最后，通过三道例题验证了该方法的有效性。２．简要介绍了传统的响应面法的基本思想，并详细叙述了选取样本点的试验设计方法。在传统响应面法的基础上，提出了改进响应面法，其基本思想是采用验算点处的泰勒展开式作为功能函数模型，选取特定的中心点并通过中心复合试验设计得到样本点，构造功能函数的显式表达式计算可靠指标。最后，对三道例题进行分析，验证了该方法的有效性与髙效性。一３．分析了个１８．５ｍ的高压输电塔结构，建立了结构的有限元模型，并计算了结构重力荷载和四种方向风荷载作用。以结构杆件的横截面尺寸和基本风压作为随机变量，结构杆件的局部稳定性作为失效

6、模式，釆用本文改进响应面法、带交叉项的二次多项式响应面、Ｋｒｉｇｉｎｇ法和蒙特卡罗重要抽样法计算了结构可靠度，并将结果进行对比分析。结果表明，本文改进响应面法在工程实际结构可靠度计算中具有实用性与高效性。关键词：可靠指标：响应面法；蒙特卡罗法；输电塔；风荷载－－Ｉ工程结构可靠度响应面法研宄及其工程应用ＳｔｕｄｙｏｎｒｅｓｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｌｉａｂｉｌｉｔａｎｄｉｔｓｐｙｅｎｉｎｅｅｒｉｎａｌｉｃａｔｉｏｎｇｇｐｐＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ

7、ｔｏｆｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄａｃｈｌｍｔｔｈｔｉｄｕｃｅｉｅｖｅｍｅｎｔｓｃｕｒｒｅｎｔｙａｎｄｏｓｏｆｅｍａｒｅｒｙｎｇｔｏｒｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｒｅｌｉａ