基于贝叶斯理论的结构动力可靠度更新方法与分析.pdf

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1、振动与冲击第３４卷第１２期ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫＶｏｌ．３４Ｎｏ．１２２０１５基于贝叶斯理论的结构动力可靠度更新方法与分析１，２刘佩（１．北京交通大学土木建筑工程学院，北京１０００４４；２．结构风工程与城市风环境北京市重点实验室，北京１０００４４）摘要：通过一种基于结构动力测试数据和贝叶斯理论的方法来更新结构可靠度。该方法考虑了结构可能受到的激励和结构模型及其参数的不确定性，利用结构在服役期间的动力测试数据，通过贝叶斯概率方法对结构参数进行了识别。利用拉普拉斯渐

2、近估计解法，对仅根据设计条件得到的结构可靠度进行了更新。对受随机动荷载作用的某桁架结构在三种情况下的可靠度进行了计算：一为仅考虑荷载的随机性，二为考虑荷载的随机性和结构模型参数的先验分布，三为考虑荷载的随机性和结构模型参数的更新分布。比较了实际结构和有限元模型更新后的自振频率和振型，并对更新的可靠度计算结果进行了分析。结果表明，与确定性名义模型的失效概率相比，测点处自由度的更新失效概率与真实值较为接近；未测试自由度的更新失效概率可能与真实值差别较大；增加测点数不一定改善失效概率的更新效果。关键词：贝叶斯理论；动力可靠度；参数识别；失效概率；更新分布中图分类号：ＴＵ３１１文献标志码：ＡＤＯＩ

3、：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｖｓ．２０１５．１２．００６ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｙｎａｍｉｃｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｕｐｄａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＢａｙｅｓｉａｎｔｈｅｏｒｅｍ１，２ＬＩＵＰｅｉ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｂｅｉｊｉｎｇ'ｓＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＷｉｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＵｒｂａｎＷｉｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｐｐｒｏａｃｈｂａｓｅｄ

4、ｏｎＢａｙｅｓｉａｎｔｈｅｏｒｅｍａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｄａｔａｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｆｏｒｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｕｐｄａｔｉｎｇ．Ｔｈｅａｐｐｒｏａｃｈｔａｋｅｓａｃｃｏｕｎｔｏｆｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓｏｆｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｏｄｅｌａｎｄｉｔｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｄａｔａａｎｄＢａｙｅｓｉａｎｐａｒａｍｅｔｅｒｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＬａｐｌａｃｅａｓｙｍｐｔｏｔｉｃａ

5、ｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｅｓｔｉｍａｔｅｄｐｕｒｅｌｙｉｎｔｈｅｌｉｇｈｔｏｆｄｅｓｉｇｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗａｓｕｐｄａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆａｔｒｕｓｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｄｙｎａｍｉｃｒａｎｄｏｍｌｏａｄｉｎｇｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｆｏｒｔｈｒｅｅｃａｓｅｓ．Ｏｎｌｙｔｈｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｏｆｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｗａｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔｃａｓｅ．Ｔｈｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓｏｆｔｈｅｌｏａｄｉｎｇａｎｄｔｈｅｐｒｉｏｒｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔ

6、ｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｆｏｒｔｈｅｓｅｃｏｎｄｃａｓｅ．Ｔｈｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓｏｆｔｈｅｌｏａｄｉｎｇａｎｄｔｈｅｕｐｄａｔｅｄｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｆｏｒｔｈｅｔｈｉｒｄｃａｓｅ．Ｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓａｎｄｍｏｄｅｓｈａｐｅｓｏｆｔｈｅａｃｔｕａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｕｐｄａｔｅｄｍｏｄｅｌｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓａｂｏｕｔｔｈｅｕｐｄａｔｅｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｉｅｓｗｅｒｅｍａｄｅ．Ｔｈｅｒｅｓ

7、ｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｕｐｄａｔｅｄｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｄＤＯＦａｇｒｅｅｓｂｅｔｔｅｒｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｖａｌｕｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｂｙｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃｎｏｍｉｎａｌｍｏｄｅｌｓ．ＴｈｅｕｐｄａｔｅｄｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｕｎｔｅｓｔｅｄＤＯＦｓｍａｙｄｅｖｉａｔｅｆｒｏｍｔｈｅａｃｔｕａｌｖａｌｕｅｓ．Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔ