考虑空间变异性的框架结构可靠度分析方法

来源：计算力学学报杂志2020年第6期北京时间：

作者：刘敬敏,杨绿峰,余波

单位：广西科技大学 土木建筑工程学院, 柳州 545006,广西大学 土木建筑工程学院, 工程防灾与结构安全教育部重点实验室, 广西防灾减灾与工程安全重点实验室, 南宁 530004,广西大学 土木建筑工程学院, 工程防灾与结构安全教育部重点实验室, 广西防灾减灾与工程安全重点实验室, 南宁 530004

摘要：空间变异性是结构参数的固有属性，对于工程结构的随机响应和可靠度分析具有重要影响。结合随机场离散的局部平均理论和随机响应分析的摄动随机有限元法，提出一种考虑参数空间变异性的平面框架结构可靠度分析方法，并定量分析了参数空间变异性对结构可靠度的影响规律。首先，考虑随机因素的空间变异性，采用二维线性随机场离散的局部平均理论将平面框架结构的连续随机场离散为一组随机变量，并通过理论推导建立了随机场局部平均间协方差矩阵的二重积分表达式；然后，采用摄动随机有限元法分析结构随机响应及其对基本随机变量的梯度向量，并利用可靠度分析的梯度优化法计算结构可靠指标，从而提出了一种考虑参数空间变异性的平面框架结构可靠度分析方法。分析表明，该方法具有较高的计算精度和计算效率；随机场离散的局部平均理论对相关结构类型不敏感；随着随机场相关偏度和变异性的增大，框架结构的可靠指标逐渐减小，说明结构参数的空间变异性对结构可靠度的影响不容忽视。

关键词：可靠度,空间变异性,随机场,局部平均,随机有限元法,

基金资助：国家自然科学基金（51668008；51738004）；广西杰出青年科学基金（2019GXNSFFA245004）；广西自然科学基金（2018GXNSFAA281344； 2018GXNSFBA281186）；广西科技基地和人才专项项目（桂科AD19245125）资助项目.