基于子集模擬的結(jié)構(gòu)可靠度分析與混合和聲優(yōu)化算法.pdf

1、結(jié)構(gòu)可靠性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)是國(guó)內(nèi)外工程力學(xué)界學(xué)者研究的兩個(gè)重要課題。可靠性分析對(duì)結(jié)構(gòu)安全評(píng)定與服役壽命預(yù)測(cè)和正常運(yùn)行至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以使結(jié)構(gòu)的性能達(dá)到最佳，同時(shí)使資源得到合理利用，降低工程造價(jià)。子集模擬法是一種估計(jì)小概率失效問(wèn)題的可靠性分析方法，后來(lái)被推廣應(yīng)用到結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域。本文借鑒子集模擬算法的馬爾科夫鏈概念改進(jìn)了基本的和聲搜索算法，建立了子集模擬和聲搜索算法，并研究了子集模擬方法在隨機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性分析和結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)兩方面的應(yīng)

2、用。具體內(nèi)容如下:
　　在工程實(shí)際中，外荷載和結(jié)構(gòu)參數(shù)通常具有隨機(jī)性。地震作用是典型的隨機(jī)荷載，時(shí)變隨機(jī)地震作用下結(jié)構(gòu)動(dòng)力可靠度的高效分析是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。子集模擬法作為一種效率較高的數(shù)字模擬方法為求解這類(lèi)問(wèn)題提供了有效工具。子集模擬法通過(guò)引入合理的較大失效概率的中間失效事件，將小失效概率轉(zhuǎn)化為一系列較大失效概率的乘積，對(duì)于這些較大失效概率可利用馬爾可夫鏈模擬高效估計(jì)條件樣本點(diǎn)來(lái)得到，從而提高計(jì)算效率。由隨機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力可靠度分

3、析表明，子集模擬法大大減少了結(jié)構(gòu)重分析次數(shù)，提高了計(jì)算效率。
　　而且，工程結(jié)構(gòu)不可避免地受到外界沖擊或振動(dòng)的干擾，為了確保工程結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下能夠安全可靠地工作，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)。另一方面，子集模擬優(yōu)化算法是將優(yōu)化中的極值問(wèn)題巧妙地轉(zhuǎn)化為可靠性分析的小失效概率問(wèn)題。本文基于子集模擬優(yōu)化算法有效地解決了頻率約束下桁架的尺寸優(yōu)化和尺寸形狀優(yōu)化以及動(dòng)載荷作用下框架的尺寸優(yōu)化問(wèn)題，得到了優(yōu)化的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀設(shè)計(jì)方案。