基于粒子濾波的結(jié)構(gòu)可靠度分析

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1、學(xué)校代碼：10286分類號(hào)：TU317密級：公開UDC：624學(xué)號(hào)：150968基于粒子濾波的結(jié)構(gòu)可靠度分析研究生姓名：黃睿導(dǎo)師姓名：萬春風(fēng)副教授佐藤忠信教授申請學(xué)位類別工學(xué)碩士學(xué)位授予單位東南大學(xué)一級學(xué)科名稱土木工程論文答辯日期2018年06月08日二級學(xué)科名稱結(jié)構(gòu)工程學(xué)位授予日期2018年月日答辯委員會(huì)主席左曉寶教授評閱人S005186-1S005186-22018年06月09日碩士學(xué)位論文基于粒子濾波的結(jié)構(gòu)可靠度分析專業(yè)名稱：土木工程研究生姓名：黃睿導(dǎo)師姓名：萬春風(fēng)副教授佐藤忠信教授本論文獲國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51578140）資助。STRUCTURA

2、LRELIABILITYANALYSISBASEDONPARTICLEFILTERADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYRuiHuangSupervisedbyProfessorChunfengWanandTadanobuSatoSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityMay2018東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明■本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的

3、研宄成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料與我＼一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。ＩＩＩ）：口研宄生簽名曰期：風(fēng)ＩＩＩＳＩ｜東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明｜－＼東南大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館、《中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）》電子雜｜志社有限公司、萬方數(shù)據(jù)電子出版社、北京萬方數(shù)據(jù)股份有限公司有權(quán)保留本人所送交學(xué)位｜

4、ｉｉ論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的Ｉ內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以ｔ公布（包括以電子信息形式刊登）論文的全部內(nèi)容或中、英文摘要等部分內(nèi)容。論文的公布ｉＩ（包括以電子信息形式刊登）授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理?！酰墸郏海崳姡桑海崳姡蹋崳姡桑墸唬崳姡蓿海蓿矗貉芯可灻邔?dǎo)師簽名日期［■１｜＼＼Ｉ??；，Ｉ：｜１Ｌ！：１摘要摘要建筑結(jié)構(gòu)從投入使用就面臨著外界荷載的長期作用、環(huán)境對結(jié)構(gòu)的侵

5、蝕和建筑材料老化等一系列問題，保證建筑結(jié)構(gòu)在這些影響因素下的可靠度就顯得格外重要，而失效概率作為結(jié)構(gòu)可靠性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一，其計(jì)算方法近年來也是成為了許多學(xué)者的研究重點(diǎn)。但目前很多方法都極度依賴于結(jié)構(gòu)的極限承載力方程，這對復(fù)雜性結(jié)構(gòu)來說適用性很低，所以數(shù)值模擬方法也就發(fā)展起來了。本文則基于粒子濾波算法，從以下兩方面出發(fā)對結(jié)構(gòu)的可靠度進(jìn)行計(jì)算分析：首先，就結(jié)構(gòu)自身而言，其性能參數(shù)會(huì)因?yàn)槎喾N因素的影響而存在著不確定性，進(jìn)而對結(jié)構(gòu)的可靠度帶來一定的影響。為了對結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮參數(shù)不確定性的可靠度分析，本文提出采用粒子濾波算法生成結(jié)構(gòu)參數(shù)概率密度函數(shù)的方法，在獲得了結(jié)構(gòu)參數(shù)

6、概率知識(shí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)相應(yīng)規(guī)范來計(jì)算出結(jié)構(gòu)的失效概率，從而得到結(jié)構(gòu)對應(yīng)的可靠度。其次，就結(jié)構(gòu)所受的外界荷載來看，地震作用是最常見的，對建筑結(jié)構(gòu)的可靠度也有著不可忽視的影響。地震作用的不確定性是不可消除的，因此本文則著重考慮地震作用的不確定性，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠度分析?？紤]到既有結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)會(huì)隨著外界荷載作用和使用時(shí)間的累積而發(fā)生變化，所以對這些既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠度分析時(shí)，必須首先識(shí)別出其當(dāng)前狀態(tài)下物理參數(shù)的真實(shí)值。本文提出采用粒子濾波算法識(shí)別結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，在可靠度分析之前識(shí)別出既有結(jié)構(gòu)的參數(shù)真實(shí)值，同時(shí)對于結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生突變的結(jié)構(gòu)提出了一種自適應(yīng)粒子濾波識(shí)別算法。

7、隨后根據(jù)識(shí)別出的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實(shí)值構(gòu)建計(jì)算模型，用蒙特卡羅法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮地震動(dòng)不確定性的可靠度分析。由于真實(shí)地震波的數(shù)據(jù)相對匱乏，所以通過研究真實(shí)地震波相位譜的特性，采用改進(jìn)的分式布朗運(yùn)動(dòng)模型來擬合地震動(dòng)，進(jìn)而獲得足夠的地震波數(shù)據(jù)來進(jìn)行可靠度分析。本文所提出的基于粒子濾波的可靠度計(jì)算方法，可以從結(jié)構(gòu)自身參數(shù)和外界地震荷載作用兩個(gè)維度出發(fā)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠度分析，定量化分析兩大因素對結(jié)構(gòu)可靠度的影響效果，為結(jié)構(gòu)可靠度分析方法提供新的思路，同時(shí)也有利于既有建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)管理。關(guān)鍵詞：粒子濾波自適應(yīng)粒子濾波參數(shù)識(shí)別分式布朗運(yùn)動(dòng)Clough模型不確定性結(jié)構(gòu)可靠度分析IAbs

8、tractAbstractFromth