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优秀PRP项目:基于配点谱随机有限元方法的单桩沉降可靠性分析
时间:2011年11月25日
      基于配点谱随机有限元方法的单桩沉降可靠性分析(第12期优秀项目)
      指导教师:黄淑萍
      参加学生:梁斌,胡立杰,凌游
      基于配点谱随机有限元方法的单桩沉降可靠性分析
      摘要

      结构工程的各个方面存在着不确定性,如结构材料性能参数及结构几何尺寸等结构本身属性的随机性;以及结构所承受的某些荷载如地震、风、波浪等外部因素的随机性。结构响应的随机性来自对荷载、材料性质及结构建造过程的非完全控制。如何在结构设计与分析中考虑这些随机性已成为该领域研究的热点问题之一。由于这些参数在空间或与时间上有明显的变异性,因此,宜用随机场模型来描述。将随机场理论和有限元法相结合即为随机有限元法(SFEM)。前期的研究工作提出了基于概率配点法的谱随机有限元分析方法-随机响应面法。该方法的优势在于有限元计算和随机分析计算不耦合,即可把通用有限元程序作为黑箱进行求解,并且可用少量的样本计算获得较高的计算精度。
      本项目讨论了CSRSM的具体算法,并编写了一个EXCEL插件生成Hermite多项式的基及选择配点,完成随机分析计算,从而为用户避免了复杂的随机分析计算和繁琐的符号运算,这对于实际工程应用具有重要意义。在该插件的帮助下,将该方法应用于随机性较强的岩土工程问题,以单桩沉降的可靠度分析为例,来体现配点谱随机有限元方法的优点。在此算例中, 土-弹簧模型为线性,土的弹性模量为一维对数高斯分布随机场。

      关键词:响应面,配点,Hermite多项式,可靠度,K-L展式,桩基沉降
 


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