基于人工神经网络结构抗震可靠度分析

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传统结构可靠度的计算方法常常用在结构构件的可靠度分析上,当需要对结构整体进行可靠度分析或者对较复杂结构进行可靠度分析时,由于结构的功能函数难以显式表达,或极限状态方程为非线性函数,或涉及的结构随机变量数目繁多,这时候很难应用传统可靠度计算方法对结构进行可靠度分析特别是结构抗震可靠度分析。针对传统结构可靠度计算方法在分析结构体系抗震可靠度问题时所面对的难题,利用人工神经网络强大的函数拟合能力以及良好的适应性本文提出基于人工神经网络和传统可靠度计算方法相结合的方法进行结构抗震可靠度分析,开展了以下工作:(1)根据人工神经网络和传统可靠度的理论,首先利用ANSYS对结构进行地震作用下的结构响应分析,通过分析获的人工神经网络训练的数据集,采用MATLAB自带的神经网络工具箱拟合结构的极限状态函数,然后结合不同的可靠度计算方法,分别对一个单层刚架结构、三跨十层框架结构采用基于人工神经网络的验算点法、基于人工神经网络的三阶矩法进行可靠度分析,验证本文所提出方法的有效性,以及所编写程序的正确性,为进一步的结构抗震可靠度分析做准备。(2)通过几个小算例验证了本文所提出的方法的有效性之后,通过ANSYS有限元分析软件对一个六层框架结构进行反应谱分析,得到人工神经网络训练所需要的数据集,然后分别采用基于人工神经网络验算点法的可靠度分析法,基于人工神经网络的三阶矩法以及蒙特卡洛抽样算法进行结构静力抗震可靠度分析,并对每一种方法的优缺点进行总结。(3)在结构静力抗震可靠度分析的基础上,接着对一个18层的框架筒体结构通过ANSYS建模进行时程分析,得到结构在不同随机变量下的响应。然后采用基于人工神经网络的验算点法对结构进行结构动力抗震可靠度分析。
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