This study describes structural reliability analysis of actively-controlled structure for which random vibration analysis is incorporated into the first-order reliability method (FORM) framework. The existing approaches perform the reliability analysis based on the RMS response, whereas the proposed study uses the peak response for the reliability analysis. Therefore, the proposed approach provides us a meaningful performance measure of the active control system, i.e., realistic failure probability. In addition, it can deal with the uncertainties in the system parameters as well as the excitations in single-loop reliability analysis, whereas the conventional random vibration analysis requires double-loop reliability analysis; one is for the system parameters and the other is for stochastic excitations. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated through a numerical example where the proposed approach shows fast and accurate reliability (or inversely failure probability) assessment results of the dynamical active control system against random seismic excitations in the presence of parametric uncertainties of the dynamical structural system.
In this study an adequate type of offshore structure at the Sakhalin region as cold region is proposed and its structural design results are presented based on the reliability analysis. Structural safety assessment has been carried out for the proposed offshore structure at the Sakhalin area as designed by the reliability method. And a rational design procedure is presented based on the reliability analysis. Followings are drawn through the present study : - Four colum TLP structure is proposed as an adequate offshore structure type at the cold region like the Sakhalin region and the reliability-based structural design results are presented. It is seen that the proposed type is a more adequate and economic than the fixed type. - Safety assessment of the proposed structure applying the extended incremental load method is performed. - Referring the allowable safety level for offshore structures it has been found present TLP structure has sufficient structural safety at the system level as well as at the component level.
This study presents an innovative method to estimate the reliability sensitivity based on the low-discrepancy sampling which is a new technique for structural reliability analysis. Two advantages are contributed to the method: one is that, by developing a general importance sampling procedure for reliability sensitivity analysis, the partial derivative of the failure probability with respect to the distribution parameter can be directly obtained with typically insignificant additional computations on the basis of structural reliability analysis; and the other is that, by combining various low-discrepancy sequences with the above importance sampling procedure, the proposed method is far more efficient than that based on the classical Monte Carlo method in estimating reliability sensitivity, especially for problems of small failure probability or problems that require a large number of costly finite element analyses. Examples involving both numerical and structural problems illustrate the application and effectiveness of the method developed, which indicate that the proposed method can provide accurate and computationally efficient estimates of reliability sensitivity.
Reliability-based design optimization (RBDO) is a powerful tool for design optimization when considering probabilistic characteristics of design variables. However, it is often computationally intensive because of the coupling of reliability analysis and cost minimization. In this study, the concept of reliability mapping function is defined based on the relationship between the reliability index obtained by using the mean value first order reliability method and the failure probability obtained by using an improved response surface method. Double-loop involved in the classical RBDO can be converted into single-loop by using the reliability mapping function. Since the computational effort of the mean value first order reliability method is minimal, RBDO by using reliability mapping functions should be highly efficient. Engineering examples are given to demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed method. Numerical results indicated that the proposed method has the similar accuracy as Monte Carlo simulation, and it can obviously reduce the computational effort.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.3
no.4
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pp.139-144
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1999
Based on the recent developments of the reliability-based structural analysis and design as well as the extending knowledge on the probabiliistic characteristics of load and resistances, the probability based design criteria have been successfully developed for many standards. Since the probabilistic characteristics depend highly on the local load and resistances, it is recognized to develop the design criterion compatible with domestic requirements. The existing optimum design methods, which are generally based on the structural theory and certain engineering experience, do not realistically consider the uncertainties of load and resistances and the basic reliability concepts. This study is directed to propose a optimum design based Expected Total Cost Minimization on P.S.C Box Girder Bridge system which could possibly replace optimum design based traditional provisions of the current code, based on the Neldel-Mead Method reliability theory.
Currently, few studies have been conducted to comprehend the seismic reliability of post-tensioned (PT) CLT shear wall structures, due to the complexity of this kind of structural system as well as due to lack of a reliable structural model. In this paper, a set of 4-, 8-, 12-, and 16-storey benchmark PT CLT shear wall structures (PT-CLTstrs) were designed using the direct displacement-based design method, and their calibrated structural models were developed. The seismic reliability of each PT-CLTstr was assessed based on the fragility analysis and based on the response surface method (RSM), respectively. The fragility-based reliability index and the RSM-based reliability index were then compared, for each PT-CLTstr and for each seismic hazard level. Results show that the RSM-based reliabilities are slightly less than the fragility-based reliabilities. Overall, both the RSM and the fragility-based reliability method can be used as efficient approaches for assessing the seismic reliabilities of the PT-CLTstrs. For these studied mid- and high-rise benchmark PT-CLTstrs, following their fragility-based reliabilities, the 8-storey PT-CLTstr is subjected to the least seismic vulnerability; while, following their RSM-based reliabilities, the 4-storey PT-CLTstr is subjected to the least seismic vulnerability
In this paper a brief overview of methods to assess the reliability of mechanical systems and structures is presented. A selection of computational procedures, stochastic structural dynamics, stochastic fatigue crack growth and reliability based optimization are discussed. It is shown that reliability based methods may form the basis for a rational decision making.
This paper aims to conduct the reliability-based assessment of the welded joint in the orthotropic steel bridge deck by use of a mesh-insensitive structural stress (MISS) method, which is an effective numerical procedure to determine the reliable stress distribution adjacent to the weld toe. Both the solid element model and the shell element model are first established to investigate the sensitivity of the element size and the element type in calculating the structural stress under different loading scenarios. In order to achieve realistic condition assessment of the welded joint, the probabilistic approach based on the structural reliability theory is adopted to derive the reliability index and the failure probability by taking into account the uncertainties inherent in the material properties and load conditions. The limit state function is formulated in terms of the structural resistance of the material and the load effect which is described by the structural stress obtained by the MISS method. The reliability index is computed by use of the first-order reliability method (FORM), and compared with a target reliability index to facilitate the safety assessment. The results achieved from this study reveal that the calculation of the structural stress using the MISS method is insensitive to the element size and the element type, and the obtained structural stress results serve as a reliable basis for structural reliability analysis.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2003.04a
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pp.103-110
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2003
A hybrid structural reliability analysis method that integrates a commercial finite element program and a reliability analysis algorithm is proposed to estimate the safety of real structures in this paper. Since finite element method (FEM) is most commonly and widely used in the analysis and design practice of real structures, it appears to be necessary to use general FEM program in the structural reliability analysis. In this case, simple conventional reliability methods cannot be used because the limit state function can only be expressed in an algorithmic form. The response surface method(RSM)-based reliability algorithm with the first-order reliability method (FORM) found to be ideal in this respect and is used in this paper. The intention of use of RSM is to develop, albeit approximately, an explicit expression of the limit state function for real structures. The applicability of the proposed method to real structures is examined with help of the example in consideration of a concrete dam. Both the strength and serviceability limit states are considered in this example.
A new structural dynamic fuzzy reliability analysis under stochastic loads which are applied several times is proposed in this paper. The fuzzy reliability prediction models based on time responses with and without strength degeneration are established using the stress-strength interference theory. The random loads are applied several times and fuzzy structural strength is analyzed. The efficiency of the proposed method is demonstrated numerically through an example. The results have shown that the proposed method is practicable, feasible and gives a reasonably accurate prediction. The analysis shows that the probabilistic reliability is a special case of fuzzy reliability and fuzzy reliability of structural strength without degeneration is also a special case of fuzzy reliability with structural strength degeneration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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