岩石边坡模糊随机损伤可靠性研究

作者:王亚军;张我华 刊名:沈阳建筑大学学报(自然科学版) 上传者:母付玲

【摘要】目的延拓非确定损伤理论研究以揭示损伤力学蕴涵的复杂机理.方法基于损伤、概率、模糊隶属度在[0,1]区间上协调一致性,提出了模糊随机损伤力学观念;构造解释了3类损伤变量模糊性态及对应模糊映射分布,即降半分布、"秋千"分布和组合"秋千"分布,实现了随机损伤变量模糊化自适应生成与构建;依据扩张原理及随机损伤变量满足β概率分布,对模糊集上随机损伤变量的CDF、PDF积分修正,结合当量正态理论,将三类模糊随机损伤泛函引入本构方程,完成了模糊随机有限元可靠度与模糊随机损伤同步分析.结果分析表明,基于全面统计评价的初始损伤场建立,避免了常规损伤力学分析中试验及模型构造的困难.结论借助可靠度理论所得的模糊随机损伤力学模型,可全面揭示复杂工程对象在损伤模糊演变过程中具有的随机变异本质,实现局部损伤发育与结构宏观可靠度的耦合分析.

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2 009年 05月 沈 阳 建 筑 大 学 学 报 (自 然 科 学 皈 ) May 2009 第 25卷 第 3期 Journal of Shenyang Jianzhu University(Natural Science) Vo1.25,No.3 文章 编号 :1671—2021(2009)03—0421—05 岩 石边坡模糊 随机损伤 可靠性研 究 王亚 军 ,张我华 (浙江大学软弱土与环境土工教 育部重点实验室 ,浙江 杭 州 3 10027) 摘 要 :目的 延拓非确定损伤理论研 究以揭示损伤力学蕴涵的复杂机理.方法 基 于损伤 、概 率、模糊隶属度在 [O,1]区间上协调一致性 ,提 出了模糊随机损伤力学观念 ;构造解释 了 3类 损伤 变量模糊性 态及 对应模糊映射分布 ,即降半分布、‘ 秋千”分布和组合“秋千”分布,实现 了 随机损伤变量模糊化 自适应生成与构建;依据扩张原理及 随机损伤变量满足』B概率分布 ,对模 糊 集 上随机损 伤 变量 的 CDF、PDF积 分修 正 ,结合 当量 正 态理 论 ,将 三 类模 糊 随机损 伤泛 函引 入本构方程 ,完成了模糊随机有限元可靠度与模糊随机损伤 同步分析.结果 分析表 明,基 于全 面统计评价的初始损伤场建立,避免 了常规损伤力学分析 中试验及模型构造的 困难.结论 借 助可靠度理论所得 的模糊随机损伤力学模型,可全 面揭 示复杂工程对象在损伤模糊演 变过程 中具有的随机变异本质 ,实现局部损伤发育与结构宏观可靠度的耦合分析. 关键词 : 一分布;损伤变量模糊数 ;模糊 随机损伤;模糊 自适应;模糊随机有限元 中图分类号 :TV882.2;TV432 .2;TU457;0346.5 文献标志码 :A 0 引 言 可靠度研究是岩土工程 发展 的一 个趋势 , 考虑工程对象的随机 、模糊等非确定性也 是岩土 工程学科深化的必然 .但如何在模型中协 调这 些性质是一个 比较困难 的问题.谭 忠盛等 人采用 二次二阶矩法 对隧道衬砌结构 的可靠 度做 了分 析 .李胡生等将模 糊理 论 、信息 理论计算技 术 和岩土力学相结合 ,给 出了一种基于模糊 随机输 入输出的算法 .John T.Christian等给出了一种 基于 Rosenblueth正交 变换 的点估计 多项 展开列 式 ,可以实现对大部分岩土工程可靠度 的概率积 分求解L 5j.Raymond W.M.Cheung等给出了边坡 工程长期失稳破坏 的时变概率模型 ,并对香港地 区的土质削坡 带 ,作了验证性分析 .Ahmed M. Hassan等研究 了边坡 滑动与某些 控制 参数 的关 系 ,给出了该类问题的一种简易分析方法 ,可利用 已有确定性分析手段做可靠度分析 .损伤力学 研究与上述内容的学科交叉有广阔的应用前景 , 目前 国内外成果并不多见.笔者在模糊 随机理论 基础上 ,同时考虑模 型的可靠度及损伤演变并把 二者统一进入分析过程 ,建立 了模糊随机损伤模 型.通过实际工程应用 ,验证 了模型合理 、适用 ,并 得出结论 :模糊损伤随机模拟可反映出结构的细 观损伤演变与宏观可靠度之间的内在联系. 1 模糊随机损伤本构模型 关于 结 构 或 材料 损 伤 的不 确 定 性 最 早 由 Zhang Wohua和 Vallippan于 1992 提 出.损 伤的非确定性同时还表现在“损 伤”概念 与定 义 中被忽略的模糊性.这里首先考虑导致材料损伤 出现的微观缺陷是随机分布的 ,故损伤变量 也 具有随机 性 ,随机

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