可靠度計算方法的改進及其在核電廠防波堤穩(wěn)定性中的應(yīng)用.pdf

1、核電工程中的防波堤主要為核電廠的廠區(qū)及循環(huán)冷卻水和核安全用水等的取排水設(shè)施提供保護，使其免受波浪的襲擊，保護泵房取水不受波浪的影響。其地基通常是工程性質(zhì)差的海岸海床地基土，在地震等外界作用下，易造成地質(zhì)災(zāi)害，其穩(wěn)定性對廠區(qū)及取排水設(shè)施的正常運行有很大影響。防波堤地基土以及筑堤材料強度變異性較大，僅僅用安全系數(shù)評價其穩(wěn)定性是不夠的，而目前對核電工程中防波堤的可靠度研究比較少。本文研究了一種新的樣本取樣方法，在傳統(tǒng)的響應(yīng)面法和改進的Krig

2、ing模型基礎(chǔ)上構(gòu)造功能函數(shù)，再利用Hasofer-Lind可靠度指標計算方法進行可靠度分析。
　　首先利用了傳統(tǒng)的二次多項式響應(yīng)面進行了防波堤的可靠度研究。由于采用響應(yīng)面法計算結(jié)構(gòu)可靠性時都需要迭代，直至可靠度指標收斂。迭代過程中每次都是在當前驗算點附近抽取新的樣本來構(gòu)造響應(yīng)面。對于復(fù)雜問題，每次抽樣都需要大量的計算時間。本文提出了一個響應(yīng)面構(gòu)造的改進方法——樣本累積法，即用新樣本和本次迭代以前所有的樣本一起來構(gòu)造響應(yīng)面，從而最

3、大程度地利用已有樣本點的信息，避免了可靠度迭代陷入局部極值或往復(fù)震蕩難以收斂的問題，提高了計算效率。如果僅選擇離極限狀態(tài)曲面很近的樣本點參與累積和響應(yīng)面的構(gòu)造，可以進一步提高計算效率。通過兩個算例驗證了樣本累積法的準確性和計算效率。最后采用改進方法分析了某核電工程防波堤的穩(wěn)定可靠性。
　　傳統(tǒng)的響應(yīng)面法常采用二次多項式構(gòu)造功能函數(shù)，難以擬合非線性程度高的隱式的極限狀態(tài)曲面，且對抽樣中心的選擇以及抽樣方法敏感。本文利用粒子群算法的全

4、局優(yōu)化能力改進了Kriging模型，解決了相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化求解問題，能夠更好地模擬非線性程度高的隱式的極限狀態(tài)曲面。在樣本選取上仍采用了樣本累積的方法。算例表明基于樣本累積的改進Kriging模型能夠很好地擬合極限狀態(tài)曲面，效率和精度較傳統(tǒng)響應(yīng)面法有較大提高。進一步研究發(fā)現(xiàn)選擇離極限狀態(tài)曲面近的樣本點進行樣本累積和功能函數(shù)構(gòu)造能夠提高計算效率。根據(jù)邊坡穩(wěn)定可靠度分析的實例，發(fā)現(xiàn)選取安全系數(shù)在[0.9，1.1]范圍內(nèi)的樣本點進行累積是合適的