基于粒子濾波的結構可靠度分析

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1、學校代碼：10286分類號：TU317密級：公開UDC：624學號：150968基于粒子濾波的結構可靠度分析研究生姓名：黃睿導師姓名：萬春風副教授佐藤忠信教授申請學位類別工學碩士學位授予單位東南大學一級學科名稱土木工程論文答辯日期2018年06月08日二級學科名稱結構工程學位授予日期2018年月日答辯委員會主席左曉寶教授評閱人S005186-1S005186-22018年06月09日碩士學位論文基于粒子濾波的結構可靠度分析專業(yè)名稱：土木工程研究生姓名：黃睿導師姓名：萬春風副教授佐藤忠信教授本論文獲國家自然科學基金項目（51578140）資助。STRUCTURA

2、LRELIABILITYANALYSISBASEDONPARTICLEFILTERADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYRuiHuangSupervisedbyProfessorChunfengWanandTadanobuSatoSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityMay2018東南大學學位論文獨創(chuàng)性聲明■本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進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注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果。，也不包含為獲得東南大學或其它教育機構的學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ＩＩＩＳＩ｜東南大學學位論文使用授權聲明｜－＼東南大學、中國科學技術信息研究所、國家圖書館、《中國學術期刊（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)股份有限公司有權保留本人所送交學位｜

4、ｉｉ論文的復印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。本人電子文檔的Ｉ內容和紙質論文的內容相一致。除在保密期內的保密論文外，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）論文的全部內容或中、英文摘要等部分內容。論文的公布ｉＩ（包括以電子信息形式刊登）授權東南大學研究生院辦理?！酰墸郏海崳姡桑海崳姡蹋崳姡桑?；＾：＾４：研究生簽名＿導師簽名日期［■１｜＼＼Ｉ！；，Ｉ：｜１Ｌ?。崳姡海崳姡闭ㄖY構從投入使用就面臨著外界荷載的長期作用、環(huán)境對結構的侵

5、蝕和建筑材料老化等一系列問題，保證建筑結構在這些影響因素下的可靠度就顯得格外重要，而失效概率作為結構可靠性的評價標準之一，其計算方法近年來也是成為了許多學者的研究重點。但目前很多方法都極度依賴于結構的極限承載力方程，這對復雜性結構來說適用性很低，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)對結構的可靠度進行計算分析：首先，就結構自身而言，其性能參數(shù)會因為多種因素的影響而存在著不確定性，進而對結構的可靠度帶來一定的影響。為了對結構進行考慮參數(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構參數(shù)概率密度函數(shù)的方法，在獲得了結構參數(shù)

6、概率知識的基礎上，根據(jù)相應規(guī)范來計算出結構的失效概率，從而得到結構對應的可靠度。其次，就結構所受的外界荷載來看，地震作用是最常見的，對建筑結構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，對結構進行可靠度分析。考慮到既有結構的性能參數(shù)會隨著外界荷載作用和使用時間的累積而發(fā)生變化，所以對這些既有結構進行可靠度分析時，必須首先識別出其當前狀態(tài)下物理參數(shù)的真實值。本文提出采用粒子濾波算法識別結構參數(shù)的方法，在可靠度分析之前識別出既有結構的參數(shù)真實值，同時對于結構參數(shù)發(fā)生突變的結構提出了一種自適應粒子濾波識別算法。

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

8、tractAbstractFromth