(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210793171.9 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 福州大学 地址 362251 福建省泉州市晋 江市金井镇 水城路1号 (72)发明人 方圣恩　俞其康　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 专利代理师 陈鼎桂　蔡学俊 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 基于结构构形和贝叶斯网络的斜拉桥时变 易损性分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于结构构形和贝叶斯网 络的斜拉桥时变易损性分析方法， 包括以下步 骤： 步骤S1:定义外荷载、 斜拉桥体系和各构 件为 变结构离散动态贝叶斯网络VDDBN节点， 并预定 义VDDBN拓 扑； 步骤S2:考虑结构参数和外荷载的 时变模型及其不确定性， 通过参数学习构建 VDDBN； 步骤S3： 对VDDBN输入证据推理所以时间 片下所有节 点的后验概率， 并计算构件易损概率 建立构件时变易损性曲线， 最后通过集簇建立结 构的时变易损性曲线。 本发明， 可 以有效分析斜 拉桥体系易损性在时间历程上的变化， 为斜拉桥 体系安全可靠性 提供可靠的数据。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115186340 A 2022.10.14 CN 115186340 A 1.一种基于结构构形和贝叶斯网络的斜拉桥时变易损性分析方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： 步骤S1:定义外荷载、 斜拉桥体系和各构件为变结构离散动态贝叶斯网络VDDBN节点， 并预定义VD DBN拓扑； 步骤S2:考虑结构参数和外荷载的时变模型及其 不确定性， 通过参数 学习构建VD DBN； 步骤S3： 对VDDBN输入证据推理所以时间片下所有节点的后验概率， 并计算构件易损概 率建立构件时变易损性曲线； 步骤S4:通过集簇建立结构的时变易损性曲线。 2.根据权利要求1所述的基于结构构形和贝叶斯网络的斜拉桥时变易损性分析方法， 其特征在于， 所述 步骤S1具体为： 步骤S11:以外荷载为顶层父节点， 以斜拉桥体系为中间节点同时又是各构件的父节 点； 步骤S12:以各构件为底层节点， 与荷载、 体系节点间通过有向弧联系， 定义单时间片下 的静态网络 拓扑; 步骤S13:设定下一时间片内的荷载和体系状态只与上一时间片有关， 不同时间片间通 过荷载、 体系节点联系， 即有向弧从上一时间片的荷载、 体系节点分别指向下一时间片的荷 载、 体系节点， 形成转移网络 拓扑； 步骤S14:对荷载、 体系和构件节点变量进行状态划分， 完成VD DBN拓扑的定义。 3.根据权利要求1所述的基于结构构形和贝叶斯网络的斜拉桥时变易损性分析方法， 其特征在于， 所述 步骤S2具体为： 步骤S21:考虑结构和外荷载的时变效应及其不确定性， 将外荷载及构件属性分别定义 为服从正态分布的随机变量， 同时根据荷载或构件属性的时变模型确定动态网络内各时间 片不确定参数变量的均值和标准差； 步骤S22:通过蒙特卡洛抽样为所有时间片抽取若干个参数样本， 再输入斜拉桥的有限 元模型， 计算各构件在不同时间片下的应变能 Ei,j,t， 以此确认构件和体系节点 所处的状态， 得到参数 学习样本； 步骤S23:通过 学习样本获取VD DBN节点间的条件概 率， 完成VD DBN的构建。 4.根据权利要求1所述的基于结构构形和贝叶斯网络的斜拉桥时变易损性分析方法， 其特征在于， 所述 步骤S3具体为： 步骤S31:将第一时间片荷载节点的状态作为证据输入VDDBN， 推理得到所有时间片下 所有节点的状态概率； 然后对状态概率进行求和， 得到构件位于不同时间片内超越某个危 险状态的概 率， 定义为易损超限概 率,并获得构件在各个时间片超 越状态的概 率曲线； 步骤S32:采用集簇规则将斜拉桥各构件集成为整个体系， 采用近似串联和近似并联的 概念， 以此定义体系的时变易损性曲线。 5.根据权利要求4所述的基于结构构形和贝叶斯网络的斜拉桥时变易损性分析方法， 其特征在于， 所述 易损超限概 率， 具体为：                        （1）权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115186340 A 2式 （1） 等号左侧 F表示构件 j在时刻t关于状态 s， 的易损超限概率， 右侧 P为时刻t处于不 同状态下的状态 概率；sj,t表示构件j在时刻t的状态； 得到构件在所有时刻的易损超限概率 后， 即可以时间点为横坐标， 式 （1） 所得概率为纵坐标， 建立构件 j关于状态 s的时变易损性 曲线， 表示构件 j在各个时间片超 越状态s的概率曲线。 6.根据权利要求4所述的基于结构构形和贝叶斯网络的斜拉桥时变易损性分析方法， 其特征在于， 所述 步骤S4具体为： 步骤S41:将斜拉桥结构拆解成基簇， 然后取任一基簇中易损超限概率最大的曲线作为 基簇的时变易损性曲线； 步骤S42:在基簇上组合其他构件， 形成新结构簇， 若新组合的构件与原结构簇是串联 关系， 则取易损超限概率最大 的曲线作为新结构簇的时变易损性 曲线； 若新组合的构件与 原结构簇是并联关系， 则取构件易损超限概 率的乘积作为 新结构簇的时变易损性曲线； 步骤S43:当新结构簇是整个结构体系时， 所得到的时变易损性曲线即为结构的时变易 损性曲线。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115186340 A 3