基于高斯过程模型的桥梁结构动力不确定性研究的解析方法

基本信息
批准号:51508144
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:万华平
学科分类:
依托单位:合肥工业大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:贺文宇,张静,靳启文,阳霞,王孟洋,沈阳
关键词:
桥梁结构高斯过程模型灵敏度分析结构动力量化分析
结项摘要

Structural parameter uncertainty inherent in real-world bridges will inevitably lead to the uncertainty in structural dynamic behavior of bridges. Uncertainty quantification analysis and sensitivity analysis are the key issues related to study on uncertainty in structural dynamics of bridges. Uncertainty quantification analysis refers to the quantification of the uncertainty in structural dynamics propagated from uncertain parameters, while uncertainty sensitivity analysis refers to evaluating the contributions of individual uncertain parameters to the overall uncertainty in structural dynamics. Due to the large-scale, complex feature of bridges, the traditional approaches that carry out the task of study on uncertainty in structural dynamics of bridges directly based on the computationally-expensive finite element model (FEM) will not be impractical because of the resulting unbearable high computational cost. This project uses analytical method to perform study on uncertainty in structural dynamics of bridges based on Gaussian process model (GPM). The Sobol sequence-based space-filling design of experiment (DOE) is adopted to construct GPM to replace the time-consuming FEM of bridge structures; Gaussian quadrature technique is applied to derive the closed-form expressions of the analytical method for uncertainty quantification analysis of uncertainty in structural dynamics; global sensitivity analysis (GSA) is utilized for uncertainty analysis of sensitivity in structural dynamics and analytical GSA method is derived. The project aims at efficiently and effectively conducting uncertainty analysis and sensitivity analysis in structural dynamics of bridges, thus having a significant theoretical value and an engineering application value as well.

实际桥梁结构的参数存在不确定性,参数不确定性会导致桥梁结构动力行为的不确定性。不确定性量化分析和灵敏度分析是桥梁结构动力不确定性研究的关键问题,前者是量化参数不确定性对结构动力特性的影响大小,后者是定量各单个不确定参数对结构动力特性的影响的贡献大小。桥梁结构通常结构形式复杂、尺寸大,直接基于有限元模型的常规方法用于桥梁结构动力不确定性研究因计算成本过高而难以实际应用。项目基于高斯过程替代模型,采用解析方法研究桥梁结构动力不确定性量化分析和灵敏度分析。Sobol序列空间充满采样方法用来建立桥梁结构有限元模型的高斯过程模型;高斯积分法用来推导基于高斯过程模型的结构动力不确定性量化分析解析方法的闭合解;全局灵敏度分析用来结构动力不确定性灵敏度分析,推导基于高斯过程模型的全局灵敏度分析解析方法的闭合解。项目旨在快速有效地完成桥梁结构动力不确定性量化分析和灵敏度分析,研究具有理论意义和工程实用价值。

项目摘要

实际桥梁结构的参数不可避免存在不确定性,参数不确定性会导致桥梁结构动力特性不确定性。准确量化结构参数不确定性传递给动力特性的不确定性有利于精确刻画桥梁结构的动力行为,研究具有理论意义和工程实用价值。桥梁结构通常结构形式复杂、尺寸大,直接基于有限元模型的常规方法用于桥梁结构动力特性不确定性量化因计算成本过高而难以实际应用。本项目采用高斯过程模型来取代耗时的有限元模型,然后在替代模型框架下进行结构动力不确定性分析。本项目解析而又高效地完成了结构动力不确定性量化和全局敏感性分析,前者是量化参数不确定性对结构动力特性的影响大小,后者是定量各单个不确定参数对结构动力特性的影响的贡献大小。本项目为解决大型桥梁结构动力不确定性量化和全局敏感性分析问题提供一种高效的解析方法。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
5

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018

万华平的其他基金

相似国自然基金

1

基于多模型方法的桥梁结构识别研究

批准号:51208190
批准年份:2012
负责人:周云
学科分类:E0806
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于高斯过程替代模型的复杂微波器件快速优化设计方法研究

批准号:61771225
批准年份:2017
负责人:田雨波
学科分类:F0119
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
3

大型建筑及桥梁结构动力损伤过程的自适应子结构试验方法

批准号:91015004
批准年份:2010
负责人:吴斌
学科分类:E0810
资助金额:50.00
项目类别:重大研究计划
4

基于高斯过程模型的高动态三维表面智能采样与重构方法研究

批准号:51705178
批准年份:2017
负责人:王健
学科分类:E0511
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目