[發(fā)明專利]基于自動更新模型的桁架結構體系可靠性分析方法

在審

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• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN115169020A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設計）人: 趙存寶;陳鵬宇;姚鶴;張悅;萬希萌;韓雨晨
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F111/08;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 石家莊德皓專利代理事務所(普通合伙) 13129
• 代理人: 王夢幻

本發(fā)明涉及一種基于自動更新模型的桁架結構體系可靠性分析方法，所述方法包括：建立待分析桁架結構的桁架有限元模型；根據(jù)桁架有限元模型輸出的桿件應力，擬合得到響應面方程，建立每根桿件的功能函數(shù)；根據(jù)可靠性指標的幾何意義和功能函數(shù)，建立最優(yōu)化模型；計算每根桿件的可靠性指標，并在確定利用迭代準則判斷所有桿件的可靠性指標β均收斂時，執(zhí)行下述步驟；通過β?約界法，根據(jù)每根桿件的可靠性指標β得到用于表征所述桁架結構失效的多個失效模式，每個所述失效模式均包括一個失效路徑；計算每個所述失效模式的可靠性指標和失效概率；使用PNET計算所述桁架結構的可靠性指標和失效概率，其克服了隱式功能函數(shù)的問題，準確性更高。

技術領域

本發(fā)明涉及桁架可靠性分析技術領域，尤其涉及一種基于自動更新模型的桁架結構體系可靠性分析方法。

背景技術

桁架結構作為工程結構中一種極其典型的結構，生活中隨處可見。在環(huán)境荷載(風荷載、車輛荷載、地震荷載等)的持續(xù)作用下，桁架結構可能發(fā)生破壞，無法保持正常工作狀態(tài)，對社會安全造成嚴重危害。在桁架結構的系統(tǒng)可靠性分析中，需找出失效路徑，其涉及到在每一級失效構件識別中刪除失效桿件并在相應節(jié)點處施加相應的力。大多數(shù)需要不停地在建立有限元模型的界面人工進行操作，效率低下，造成人力的浪費。且目前許多分析也是在已知失效模式的功能函數(shù)的情況下進行可靠性分析，應用在復雜桁架結構中有一定困難。

基于此，本發(fā)明提供了一種基于自動更新模型的桁架結構體系可靠性分析方法，該方法能夠實現(xiàn)在識別下一級失效構件的過程中自動更新桁架模型，克服隱式功能函數(shù)的問題，對桁架結構進行體系可靠性分析。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于自動更新模型的桁架結構體系可靠性分析方法。

為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：

一種基于自動更新模型的桁架結構體系可靠性分析方法，所述方法包括：

步驟一、建立待分析桁架結構的桁架有限元模型；

步驟二、根據(jù)桁架有限元模型輸出的桿件應力，擬合得到響應面方程，建立每根桿件的功能函數(shù)；

步驟三、根據(jù)可靠性指標的幾何意義和所述功能函數(shù)，建立最優(yōu)化模型；計算每根桿件的可靠性指標，并在確定利用迭代準則判斷所有桿件的可靠性指標β均收斂時，執(zhí)行步驟四；

步驟四、通過β-約界法，根據(jù)每根桿件的可靠性指標β得到用于表征所述桁架結構失效的多個失效模式，每個所述失效模式即為一條失效路徑；

步驟五、計算每個所述失效模式的可靠性指標和失效概率；

步驟六、使用PNET計算所述桁架結構的可靠性指標和失效概率。

作為發(fā)明的一種實施方式，所述步驟二中建立每根桿件的功能函數(shù)如下：

其中，R為桿件的屈服強度，a、b_i、c_i表示隨機變量樣本點的系數(shù)。

作為發(fā)明的一種實施方式，所述步驟三包括：

步驟301、根據(jù)可靠性指標的幾何意義和所述功能函數(shù)，建立下述最優(yōu)化模型：

其中，R′、x′₁、x′₂分別為當量正態(tài)化后的桿件屈服強度、以及兩個外部載荷P₁、P₂，R、x₁、x₂分別為未當量正態(tài)化的桿件屈服強度、以及兩個外部載荷P₁、P₂；