土体强度参数统计特性对土石坝边坡可靠性的影响分析

针对传统边坡稳定安全系数设计法的不足,将抗剪强度参数c、φ作为随机变量,建立安全系数FS的极限状态方程,通过可靠度原理的验算点法建立土石坝边坡可靠度分析模型,编制C＋＋程序,并结合河南省某水库续建工程大坝边坡稳定可靠度分析,探讨了参数变异性、相关性对边坡稳定可靠度的影响,论证了采用可靠度方法分析计算边坡稳定的实用性。     

重力坝系统可靠度及敏感性研究

以重力坝的可靠度、敏感性及相关性为研究对象,重点考察坝趾压坏、坝踵拉裂、沿建基面滑动三种破坏模式。首先将四种改进及新提出的算法引入至重力坝的构件可靠度计算中,通过蒙特卡罗模拟法对计算精度进行了验证,探讨了四种算法在坝体可靠度计算中的适用性;接着研究了三种功能函数对各随机变量的敏感性,包括分布参数的敏感性和随机变量对极限状态方程的敏感性,通过引入四种重要性度量指标,得出了显著影响三种功能函数的随机变量;定量确定了三种功能函数（失效模式）之间的相关系数;最后,通过三种功能函数相关系数大小,得出重力坝的体系可靠度及其失效概率。     

服役堤坝边坡稳定最危险滑动面的

根据结构可靠度基本原理和边坡稳定计算的瑞典法基本概念，不经过分条，直接建立和推广了堤坝边坡任意滑动面的稳定可靠性分析的极限状态方程，并给出了广义抗力和广义荷载效应的显式函数式；对于存在不同渗流情况下的计算，利用边坡稳定的确定性分析中替代容重概念，建立了考虑渗流作用下的边坡可靠度计算模型；利用蒙特卡罗模拟法编制了寻找最危险滑动面的程序，可计算分析服役堤坝的边坡稳定最大失效概率。计算例题表明，这种计算方法可行，而且可以方便地寻找到最危险滑动面以及对应的稳定可靠度分析中的最大失效概率，为服役堤坝的稳定可靠度计算提供了一种较简便和实用的方法。     

黔中调水工程水源区与受水区丰枯遭遇分析

针对黔中调水工程的水源区和受水区的丰枯遭遇对工程水量调度方案的制定有重要影响,运用Copula方法构造了黔中调水工程水源区与各受水区全年降雨量的联合分布,并用所建模型对水源区与各受水区,受水区与受水区之间的丰枯遭遇进行了研究。通过Copula函数方法与传统统计法对比,2种方法计算可得水源区和受水区丰枯组合中对调水有利的概率均大于75%,但统计法计算精度与样本序列长度有关,而Copula函数方法刚好能弥补这方面的不足,同时在计算连续概率方面更有优势。结果证明运用Copula函数方法来描述黔中调水工程不同水文区的丰枯遭遇问题是可行的。     

沥青混凝土心墙抗水力劈裂可靠度分析

沥青混凝土心墙抗水力劈裂是高心墙堆石坝的关键技术问题,其可靠度计算在国内尚属空白,本文提出了非线性有限元与响应面法、JC法相结合的可靠度分析方法,构建了沥青混凝土心墙抗水力劈裂的功能函数,以目前亚洲最高的沥青混凝土心墙堆石坝--冶勒为例,根据非线性有限元对各随机变量波动的计算结果,并应用JC法计算了其结构可靠度指标.结果表明,沥青混凝土心墙β值为5～7,总体水平满足规范要求β低值区主要分布在沥青混凝土心墙中下部,其成果与传统方法计算出的安全系数以及沥青混凝土心墙温度监测分析结果一致,心墙无破坏.该方法计算效率高,实用性强,成果合理、可信,具有借鉴推广应用价值.     

等壳碾压混凝土重力坝层间抗滑稳定可靠度分析

针对以有限元为基础分析碾压混凝土重力坝层间可靠度其功能函数不能显式表达的特点,采用响应面法、JC法、窄界限法原理相结合的可靠度计算方法。由三维非线性有限元对等壳水电站碾压混凝土重力坝各随机变量分位点值的计算结果,采用抗剪断公式构建该电站非溢流坝段层面的功能函数,求得响应面方程,并应用JC法和窄界限法计算层间单元可靠度指标及层间体系可靠度指标,进一步分析材料的变异系数对体系可靠度的影响。结果表明,φ是影响体系可靠度指标的最敏感因子,碾压各层β值一般为4.16～5.70,层间体系可靠度β'为4.12,满足工程要求。该方法计算效率高,实用性强,用于碾压混凝土重力坝层间抗滑稳定可靠度分析是可行的,值得推广。     

气门弹簧的可靠度计算

论述了一种实用有效的计算气门弹簧可靠度的方法。在基本随机变量概率特性已知的情况下，使用二阶矩技术计算了气门弹簧的可靠度，并编制了实用的计算机程序，可以迅速准确地得到气门弹簧的可靠度。     

沥青混凝土心墙抗水力劈裂可靠度

沥青混凝土心墙抗水力劈裂是高心墙堆石坝的关键技术问题，其可靠度计算在国内尚属空白，本文提出了非线性有限元与响应面法、JC法相结合的可靠度分析方法，构建了沥青混凝土心墙抗水力劈裂的功能函数，以目前亚洲最高的沥青混凝土心墙堆石坝——冶勒为例，根据非线性有限元对各随机变量波动的计算结果，并应用 JC 法计算了其结构可靠度指标。结果表明，沥青混凝土心墙β值为 5～7，总体水平满足规范要求，β低值区主要分布在沥青混凝土心墙中下部，其成果与传统方法计算出的安全系数以及沥青混凝土心墙温度监测分析结果一致，心墙无破坏。该方法计算效率高，实用性强，成果合理、可信，具有借鉴推广应用价值。     

基于Copula函数的叶尔羌河流域洪水要素联合分布研究

叶尔羌河流域地处中国新疆南部,发源于喀喇昆仑山脉,洪水灾害频发。基于Copula函数分析了叶尔羌河流域卡群水文站洪峰流量与洪量的联合频率分布特征,绘制两变量组合下的联合概率分布图及联合重现期、同现重现期等值线图,并比较了同重现期条件下,洪峰流量、洪量单变量设计值与联合设计值的区别。结果表明:Gumbel-Hougaard Copula函数可较好地拟合洪峰、洪量的相关关系;对同一频率下联合分布推求的洪水设计值比单变量设计值大,偏于安全。基于Copula函数的组合变量概率分布能较好地描述洪峰流量、洪量特征的联合分布,较为全面地反映组合特征的洪水发生的概率和重现期,进一步反映洪水风险,为该流域水利工程规划设计和风险评估提供依据。     

滑坡诱发的大坝漫坝概率分析

库岸失稳引起的滑坡是导致水库漫坝的重要原因之一。由于造成滑坡的各因素在时间空间上存在变异性,所以是否滑坡具有一定随机性。以某电站的潜在滑坡区域为实例,运用蒙特卡洛法对该区域边坡稳定性进行随机模拟,选择对边坡稳定性影响最大的抗滑强度指标作为随机变量,对每一组随机值通过遗传算法搜索最危险滑面,并计算稳定性差的滑面发生滑动后在坝址处引起的涌浪高度。计算结果表明,该潜在滑坡区域发生滑坡的概率为2.95%;在水库水位为校核洪水位时,滑坡发生的条件下漫坝的概率为2.59%;因而在校核洪水位下,滑坡诱发漫坝的概率为0.076 4%。这一结论可为安全评价和安全保障措施的设计提供依据。     

基于Monte Carlo抽样的响应面法零件结构可靠性分析

通过综合分析Monte Carlo法和响应面法的特点,运用ANSYS建立零部件的结构参数化可靠性模型,选择了经过简单Monte Carlo抽样的样本点作为响应面的拟合样本点,拟合出零件结构可靠性的响应面。最后以此响应面替代有限元模型进行大量Monte Carlo抽样得到零件可靠度,达到了更方便高效的对零件进行可靠性分析的目的。文中最后以汽车转向直拉杆作为分析实例,为现代机械零件可靠性分析提供了一种高效途径。     

基于ANSYS/PDS的泵轴可靠性分析

为提高泵轴的可靠性,设计时按照工程实际,将泵轴的几何尺寸、载荷、应力以及疲劳极限等各参数视为随机变量,采用蒙特卡罗模拟技术,通过Pro/E三维实体建模、模型导入ANSYS进行静应力分析、生成概率分析文件、使用PDS模块计算可靠度等步骤,可以得到比传统设计方法精度高的泵轴失效概率及可靠度.以DLY25—270/9—37型立式多级油泵的泵轴为例进行计算,在置信度为95%时,该泵轴的可靠度为99.87%;表明这种利用ANSYS/PDS模块对泵轴进行可靠性分析的方法是可行的,为泵轴的可靠性设计提供了新的思路,具有一定的工程应用价值.     

基于蒙特卡罗方法的区域规划河网水流计算

从非恒定流能量方程出发,建立随机游动模型,用蒙特卡罗方法数值模拟区域规划中的河网水流运动。蒙特卡罗方法与常用的求解一维圣维南方程组的方法相比,计算结果基本一致,二者水位相对误差不到1%。实际计算中,蒙特卡罗方法较目前常用方法灵活,对节点编号无要求,可方便地加支或减支,计算程序也很简单,但对整个河网进行计算时速度要慢一些。     

基于Copula函数的松花江流域水文干旱频率分析

【目的】基于Copula函数对松花江流域进行水文干旱频率分析。【方法】利用可变阈值法识别日尺度水文干旱事件的历时和烈度,并进行融合处理;选择6种常用的分布函数拟合干旱特征变量,以Kolmogorov-Smirnov检验法优选单变量边缘分布;从3种Copula函数中优选函数模型,建立了干旱历时和烈度二维联合分布,并计算联合分布概率和重现期,再利用蒙特卡洛方法,讨论基于Copula干旱研究的不确定性。【结果】融合标准取p_c=0.1和t_c=5,流域干旱历时均值为81~105 d;对数正态分布是大赉站、扶余站和哈尔滨站干旱历时的最优边缘分布,而各个站点干旱烈度最优分布各异;Frank Copula为流域干旱二维联合分布的最优模型,流域大多数干旱的重现期不超过20a;在同现重现期为20 a的条件下,大赉、扶余、哈尔滨和佳木斯4个水文站点的最大可能设计值表现出较大的不确定性。【结论】Copula函数能够较好地拟合松花江流域水文干旱特征变量间的联合分布,但需考虑其不确定性影响。     

基于APDL参数化建模的轴系可靠性

运用大型通用有限元软件ANSYS提供的PDS模块,以泵轴的几何尺寸、载荷、应力、弹性模量以及强度极限等参数作为随机输入变量,根据应力-强度干涉理论,建立极限状态函数;通过APDL参数化设计语言,建立泵轴参数化三维实体模型,根据实际受载情况,对泵轴进行静应力分析,生成概率分析文件,选用蒙特卡罗有限元方法和拉丁抽样法对泵轴进行可靠度设计,得到比传统设计方法精度高、易于实现的泵轴失效概率及可靠度.以HS1K型碱泵的泵轴为例进行计算,获得了碱泵的应力概率分布特征,在置信度为95%时,该泵的可靠度为99.75%.实践表明,利用ANSYS/PDS模块对泵轴进行可靠性分析,能为生产厂家改进设计提供理论依据,具有一定的工程应用价值.     

应用蒙特卡罗法分析供水管网

首次将蒙特卡罗法应用于供水管网分析,建立了相应的随机游动模型,并对管网中常见元件水塔（池）、供水泵、普通阀门、减压阀、逆止阀、增压泵给出了具体的计算处理方法。实例计算表明,采用蒙特卡罗法计算简便、灵活,所需计算机内存少,便于对多水源的复杂管网进行水力计算。     

智能灌溉系统的可靠性仿真研究

介绍了一种智能灌溉系统的构成及其工作原理,并对该系统的可靠性进行了研究;分析了系统的失效模式,进而建立了系统的故障树;利用Monte Carlo法进行可靠性仿真,给出了仿真结果,并根据仿真结果对系统的改进完善提出了建议,为提高智能灌溉系统的可靠性和维修性提供参考依据,对提高农业生产具有重大意义.     

基于稳健设计理论的汽车转向机构集成化设计

应用稳健设计理论采用集成仿真技术,以转向梯形底角、转向臂长度、主销中心距和轴距为设计参数,传动角为约束,以转向时内轮实际转角与理论转角的误差最小为目标函数,同时考虑零件制造精度对转向性能的影响,采用具有正态分布参数的蒙特卡罗法和多目标遗传算法对转向机构进行稳健优化设计。结果表明,该集成仿真方法与传统数学模型设计方法相比较大地提高了分析研究效率,而且当设计参数存在微小变化时,能有效保证转向系统的运动轨迹精度和传动稳定性。     

并联机器人可操作度分析的蒙特卡罗方法

对蒙特卡罗法生成的并联机器人工作空间上的随机点分布不均匀性进行了研究,基于多维随机变量函数的分布密度公式,推导出蒙特卡罗法生成的并联机器人工作空间点概率密度与雅可比行列式的关系式,建立了输出空间概率密度与并联机器入可操作度之间的关系.以平面两自由度5R并联机器人为研究对象,采用蒙特卡罗法分析了其工作空间上的可操作度,并根据工作模式将输入空间划分成4个子空间,指出了子空间交界处的逆向奇异性.仿真结果表明,蒙特卡罗法是分析并联机器人可操作度和逆向奇异的一种有效方法.