基于子集模擬的結構可靠度分析與混合和聲優(yōu)化算法.pdf

1、結構可靠性分析和優(yōu)化設計是國內外工程力學界學者研究的兩個重要課題。可靠性分析對結構安全評定與服役壽命預測和正常運行至關重要。結構優(yōu)化設計可以使結構的性能達到最佳，同時使資源得到合理利用，降低工程造價。子集模擬法是一種估計小概率失效問題的可靠性分析方法，后來被推廣應用到結構優(yōu)化領域。本文借鑒子集模擬算法的馬爾科夫鏈概念改進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結構可靠性分析和結構動力優(yōu)化設計兩方面的應

2、用。具體內容如下:
　　在工程實際中，外荷載和結構參數(shù)通常具有隨機性。地震作用是典型的隨機荷載，時變隨機地震作用下結構動力可靠度的高效分析是一個富有挑戰(zhàn)性的問題。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問題提供了有效工具。子集模擬法通過引入合理的較大失效概率的中間失效事件，將小失效概率轉化為一系列較大失效概率的乘積，對于這些較大失效概率可利用馬爾可夫鏈模擬高效估計條件樣本點來得到，從而提高計算效率。由隨機結構動力可靠度分

3、析表明，子集模擬法大大減少了結構重分析次數(shù)，提高了計算效率。
　　而且，工程結構不可避免地受到外界沖擊或振動的干擾，為了確保工程結構在動荷載作用下能夠安全可靠地工作，需要進行結構動力優(yōu)化設計。另一方面，子集模擬優(yōu)化算法是將優(yōu)化中的極值問題巧妙地轉化為可靠性分析的小失效概率問題。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)化以及動載荷作用下框架的尺寸優(yōu)化問題，得到了優(yōu)化的結構尺寸和形狀設計方案。