基於證據理論和Info-Gap決策的結構可靠性穩健設計最佳化研究

《基於證據理論和Info-Gap決策的結構可靠性穩健設計最佳化研究》是依託同濟大學，由唐和生擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於證據理論和Info-Gap決策的結構可靠性穩健設計最佳化研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：唐和生
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

針對大型複雜結構在建模、仿真、測量堡燥鴉葛與可靠性評估和最佳化設計等方面出現的信息不完整、不精確、不清晰和認識性不確定等不確定性問題，提出基於證據理論的複雜結構不確定分析模型，該模型以信任測度來實現主、客觀（隨機）不確定信息有效表達和量化，同時將主觀不確定性與隨機性結合，綜合考慮兩類不確定性對結構可靠性分析結果的影響，結合Info-Gap決策理論，建立新的、融合多種不確定推理的結構可靠性穩健設計最佳化分析方法。該方法以採取可行方式給予可靠度約束以可控制的滿足程度，採取滿足和最佳化方式實現結構不同性能要求，並且通過多重標準保證實現結構所容許不確定程度達到最大。該方法是對傳統的、以機率論和統計學為基礎的分析方法的突破。為了提高不確定分析和設計最佳化的計算效率，開發基於代理模型和仿生智慧型最佳化算法不確定分析和最佳化計算方法。

結題摘要

不確束歸辣定性廣泛存在於工程結構設計、建造、使用過程的各個階段，而採用機率理論來量化系統中的不確定性存在一定的局限性。本課題建立了基於證據理論的結構不確定分析模型，開發了基於全局最佳化技術（微分演化算法）的結構回響信任結構傳播的高效算法。該方法可綜合處理認知與偶然兩類不確定性對結構可靠分析結果的影響。該方法立請霉是對傳統、以機率論統計學為基礎的分析方法的突破。 針對結構最佳化設計中物理參數、幾何尺寸、環境條件和外荷載的不確定性，提出了一種基於證據理論的結構可靠性最佳化設計方法。為了充分發揮材料強度的潛力，同時考慮到實際製造的可行性，使結構設計更為合理，提出了基於應力分布信息熵最佳化設計方法，並將該方法與證據理論結合起來，結果表明所提方法能夠有效地處理結構設計中的不確定性問題。 針對基於性能的抗震設計中的各種不確定性，將Info-Gap 決策理論引入基於性能的結構抗震最佳化中，建立了基於Info-Gap 決策的結構穩健設計最佳化模型。該方法以穩健性函式來表示抗震分析中參數的不確定性凳疊記葛水平，在“滿足”結構的性能最優設計要求的同時，實現穩健性函式的最大化。 考慮基於損傷性能抗震設計方法中的主要不確定參數。提出了基於證據理論和微分演化算法的損傷性能抗震設計不確定量化分析方法。研究基於證據理論的結構地震回響不確定分析，考慮了地震作用不確定和結構模型不確定對於結構地震回響的影響。基於太堡簽拳平洋地震工程研究中心關於鋼筋混凝土柱的試驗資料庫，用基於證據理論和微分演化的方法對直接基於損傷性能抗震設計進行不確定分析，並將原確定性方法擴展到不確定性方法，提高了該設計方法的可靠度。 在土木工程領域，損傷預後是結構耐久性研究的基礎問題，對結構剩餘使用壽命的準確預測至關重要。但是，結構的損傷預後受到工程材料分散性、結構服役環境複雜性以及損傷演化規律等影響，具有極強的不確定性。由於不確定性因素的引入在一定程度上將使得原本複雜的土木工程問題的求解變得更為困難，因而選擇高效的不確定性數值計算方法對於土木工蒸擊程結構的損寒檔姜傷預後不確定性分析是十分必要的。本課題在疲勞損傷預後中考慮了裂紋擴展模型中的認知不確定性，建立了基於證據理論和微分演化區間最佳化算法以及基於廣義多項式混沌（GPC）法的損傷預後不確定分析方法。 本課題研究結果對於在考慮各種不確定情況下基於性能的抗震設計以及損傷預後的研究具有理論指導意義和參考價值。