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《基于有限元方法的重力坝强度可靠度计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第7卷第1期水利与建筑工程学报Vol.7No.12009年3月JournalofWaterResourcesandArchitecturalEngineeringMar.,2009基于有限元方法的重力坝强度可靠度计算郝志强,武亮,姚激(昆明理工大学,云南昆明650051)摘要:有限元方法正逐渐广泛地应用于重力坝应力计算。借助蒙特卡罗数值模拟的有限元可靠度分析能较为准确地计算出重力坝强度可靠度,计算中考虑上游水深、上游泥沙高度、材料强度、材料密度、扬压力折减系数,作为随机输入变量。进一步研究随机输入变量对强度可靠指标的
2、敏感性,得到了一些重要的结论,指出了影响强度可靠度指标的最敏感因子即上游水位和材料强度指标。算例表明借助蒙特卡罗数值模拟的有限元计算大型非线性复杂结构的可靠度简便可行,计算结果能达到所需的精度要求。关键词:可靠度;随机有限元;蒙特卡罗法;重力坝中图分类号:TV642.3文献标识码:A文章编号:16721144(2009)01012002ReliabilityComputationforStrengthofGravityDamBasedonFEMHAOZhiqiang,WULiang,YAOJi(Kunmi
3、ngUniversityofTechnology,Kunming,Yunnan650051,China)Abstract:Thefiniteelementmethod(FEM)isgraduallyusedforcalculatingthestressofgravitydaminmanypracticalcases.WiththeaidoftheFEMusingMonteCorlonumericalsimulationtechnique,thestrengthreliabilitycomputationforgravityd
4、amsismoreaccurate.Astherandominputvariables,thedepthandsedimentheightintheupperraeches,materialstrength,materialdensity,andtheupliftpressurereductionfactorareconsidered.Someconclusionsarealsodrawnfromtheresearchonthesensitivityoftherandominputvariablestothereliable
5、strengthindexes,themostsensitivefactorstothereliablestrengthindexesarepointedout,andtheupstreamwaterlevelandmaterialstrengtharetwoofthemostsensitiveparameters.AnumericalexampleshowsthattheFEMbyusingMonteCorlonumericalsimulationtechniqueisasimpleandfeasiblewaytocal
6、culatethereliabilityoflargescaleandnonlinearcomplexstructures,andthecalculationresultsalsomeettheprecisionrequirement.Keywords:reliability;stochasticfiniteelement;MonteCarloalgorithm;gravitydam以结构可靠度理论为基础的概率设计方法正越来越广1理论基础及计算方法泛地成为结构工程设计的发展趋势。我国1984年颁布的建筑结构设计统一
7、标准(GBJ68-84)!就是这种方法在国内工程结构的破坏概率可以表示为工程界的最早应用,此后各行业相继颁布了各种设计统pf=P{G(X)<0}=f(X)dX(1)[1~2]∀G(X)#0标,它们都无争议地推荐了最常用的可靠度计算的JCT式中:X={X1,X2,∃,Xn}是具有n维随机变量的向量;法。然而由于这种方法需要预先知道验算点的坐标值,对于f(X)=f(X1,X2,∃,Xn)是基本随机变量X的联合概率密非线性结构功能函数和非正态随机变量情形都不可避免地度函数;G(X)=R(X)-S(X)是结构极限状态函数;需要迭代求
8、解。实际计算表明,在结构功能函数验算点附近R(X)为结构抗力;S(X)为作用效应,其计算通过有限元实呈高度非线性化时,这种方法建立的迭代格式求解可靠度指现。[3]标是不收敛的。另一方面,像进行重力坝这样复杂结构的于是,用MonteCarlo法表示的(1)为力学响应分析时,常借助有限元计算方
