线性矩法在分布未知条件下的随机结构抗震可靠度分析
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TU311.3;O324

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国家自然科学基金资助项目(52009040);湖南省自然科学基金资助项目(2022JJ40188);长沙市自然科学 基金资助项目(kq2202234);湖南省教育厅科学研究重点项目(23A0176);湖南省研究生科研创新项目 (CX20220684)


Seismic reliability analysis of random structures using linear moments method under unknown distributions conditions
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    摘要:

    在工程结构领域,由于数据不足,结构参数的分布通常未知,这成为结构可靠性分析中常见而复杂的挑战。在结构参数 分布未知的情况下,本文提出了随机结构抗震可靠度分析的线性矩法。构造了仅由两个基本随机变量描述的随机动力系统: (1)基于结构随机参数的前四阶线性矩,借助标准正态分布随机变量的随机函数表达,将结构参数的随机变量表示为仅有一个 基本随机变量的一元三次多项式;(2)利用一个基本随机变量的随机函数?谱表示模型描述非平稳地震动过程。在此基础上, 根据数论方法确定两个基本随机变量的代表点集,进行时程分析并计算结构响应极值,进而计算确定界限下功能函数的样本 及其线性矩;利用功能函数的前四阶线性矩求解三次多项式转换系数;并根据一元三次方程根的求解,建立基于线性矩的结构 抗震可靠指标表达式。以结构参数分布未知的非线性单自由度为例说明了本文方法的应用,同时与Monte Carlo模拟结果对 比,验证了本文方法的精确性。

    Abstract:

    In the realm of engineering structures, the distribution of structural parameters often remains uncertain due to a lack of sufficient data, presenting a common and intricate challenge in structural reliability analysis. This paper presents a novel linear mo? ment method for assessing the seismic reliability of random structures with unknown distributions. A random dynamic system is constructed using only two basic random variables: (1) the first four-order linear moments derived from the structural random pa? rameters, expressed as a univariate cubic polynomial with a random function involving standard normal random variables; (2) A random function-spectral representation model is utilized to describe the non-stationary seismic ground motion. On this basis, repre? sentative point sets for the two basic random variables are determined using number-theoretical methods. Through time-domain analysis, extreme structural responses are computed to evaluate the samples of the performance function and its linear moments within the specified limit state. The seismic reliability index derived from linear moments is established by solving the univariate cu? bic equation roots. To demonstrate the proposed method’s applicability, a nonlinear single-degree-of-freedom system with un? known parameter distributions is analyzed, and its effectiveness is verified by comparing the results with those obtained using Mon? te Carlo simulation.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

吴罗成,张龙文,曾梦澜.线性矩法在分布未知条件下的随机结构抗震可靠度分析[J].振动工程学报,2025,38(1):180~190.[WU Luocheng, ZHANG Longwen, Zeng Menglan. Seismic reliability analysis of random structures using linear moments method under unknown distributions conditions[J]. Journal of Vibration Engineering,2025,38(1):180~190.]

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  • 在线发布日期: 2025-02-09
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