结构的鲁棒性
同济大学土木工程第十一章混凝土结构的设计方法和理念
同济⼤学⼟⽊⼯程第⼗⼀章混凝⼟结构的设计⽅法和理念第⼗⼀章混凝⼟结构的设计⽅法和理念⼀、计算理论⼆、结构的鲁棒性三、建筑结构设计理论的发展四、结构极限状态的基本概念五、结构可靠度的基本概念六、近似概率法在设计规范中的应⽤七、传统设计理念的启⽰z钢筋混凝⼟结构的有限元分析⽅法钢筋混凝⼟有限元法中，针对钢筋与混凝⼟两种材料组合特点、裂缝形成和扩展的特点，需要研究的主要问题有：①混凝⼟的破坏准则；②混凝⼟的本构关系；③钢筋与混凝⼟之间的粘结关系；④钢筋的本构关系；⑤裂缝处理；⑥对于长期荷载，还要考虑材料的时效，主要是混凝⼟的徐变、收缩和温度特性。
钢筋混凝⼟结构的有限元分析与⼀般固体⼒学有限元分析相⽐，其特点是：①材料的本构关系；②有限元的离散化。
考虑这些特点的钢筋混凝⼟结构的有限元模型有：①分离式模型；②组合式模型；③整体式模型；④有限区模型。
z钢筋混凝⼟结构的极限分析对于板、壳、连续梁、框架结构的极限承载⼒，采⽤极限分析法直接求解，是⼀个发展⽅向，并已有较多成果，但需保证结构的正常使⽤（限制裂缝和变形）和薄壁结构与细长压杆的稳定性，以及防⽌脆性的剪切破坏和钢筋锚固失效。
z混凝⼟断裂⼒学在计算理论中，另⼀个值得注意的发展⽅向是混凝⼟断裂⼒学在⽔⼯⼤坝中的应⽤。
z混凝⼟的收缩与徐变混凝⼟收缩与徐变的研究⼀直是混凝⼟计算理论中的⼀个重要⽅⾯，对⽔⼯混凝⼟及预应⼒混凝⼟的计算理论影响甚⼤。
我国⽔利⽔电科学研究院多年来进⾏了系统的研究，出版了专著《混凝⼟的收缩》和《混凝⼟的徐变》，对影响混凝⼟收缩和徐变的因素，结合我国⼯程实际情况，提出了估算收缩的⽅法，介绍了六种徐变计算理论。
z⼯程结构可靠度⼯程结构包括混凝⼟结构，在设计、施⼯、使⽤过程中，事物具有种种影响结构安全性、适⽤性和耐久性的不确定性，这些不确定性⼤致可分为：①事物的随机性：荷载、材料等随机性②事物的模糊性：如“正常使⽤”与“不正常使⽤”，耐久性“好”、“良好”、“不好”之间⽆明确界限③信息的不安全性：部分信息已知的系统成为灰⾊系统，在⼯程结构设计中由于对情况认知不完全，或对决策者不能提供完备的信息，就会遇到灰⾊系统问题。
机械结构动力学模型的精度与鲁棒性分析研究
机械结构动力学模型的精度与鲁棒性分析研究一、引言机械结构动力学模型是分析和预测机械系统行为的关键工具。
为了确保模型的准确性和可靠性，需要进行精度与鲁棒性分析研究。
本文旨在探讨机械结构动力学模型的精度与鲁棒性，并提供一些相关研究的案例分析。
二、机械结构动力学模型的精度分析机械结构动力学模型的精度是指模型与实际机械系统行为之间的吻合程度。
在建立动力学模型过程中，需要考虑各种因素的影响，包括结构材料、几何形状、运动连杆、惯性质量等。
为了提高精度，可以采用以下方法：1. 实验验证：通过与实验数据对比，验证模型的准确性。
实验数据可以用来检验模型在不同工况下的预测能力，并且可以通过比较实验数据和模型预测值的误差来评估模型的精度。
2. 参数辨识：对于复杂的机械系统，往往存在很多未知参数。
采用参数辨识技术，可以通过与实测数据的拟合，获得最优的参数估计结果，从而提高模型的精度。
3. 基于理论分析的改进：结合理论分析和实验验证的结果，对模型进行改进。
通过理论推导和数值分析，可以更好地理解机械系统的工作原理，进一步提高模型的精度。
三、机械结构动力学模型的鲁棒性分析机械结构动力学模型的鲁棒性是指模型对参数变化和扰动的稳定性和可靠性。
在实际应用中，由于机械系统参数存在不确定性，鲁棒性分析尤为重要。
以下是鲁棒性分析的几个关键点：1. 参数不确定性：机械系统的参数往往受到多种因素的影响，如材料特性的变化、制造误差等。
通过建立参数不确定性模型，可以评估模型在参数变化时的表现，并设计相应的控制方法以保证系统的鲁棒性。
2. 扰动抑制：在实际操作中，机械系统会面临各种扰动，如外部力的干扰、传感器误差等。
通过设计鲁棒控制器，可以有效抑制扰动对系统的影响，提高系统的稳定性和可靠性。
3. 系统辨识与自适应控制：通过对系统的辨识和建模，可以实现对参数变化和扰动的实时估计和补偿，从而提高模型的鲁棒性。
四、案例分析以钢板运动中心锚爪机械手为例，该机械手的动力学模型涉及了复杂的机构和动力学特性。
结构的鲁棒性
结构的鲁棒性500年间人类的能力、观念、生活方式都发生了很大的变化，但是令人惊异的是这个全球市场体系的中央—外围结构并没有发生根本改变。
这种结构的稳定性首先是由于国家间力量分布的不均衡是历史的常态，而均衡（比如冷战时期）是非常态。
当一国占据明显实力优势的时候，它的力量和财富规模又被前文所述的体系自我强化机制所放大。
而体系长周期的自我更新机制让整体结构更具有鲁棒性，也就是中国古人所说的“变则通，通则久”。
值得指出的是，近年中国的经济学、金融学界广泛讨论美元霸权的脆弱性和不合理性问题，在一定程度上就是探讨中国是否能够以及如何改造当前全球市场体系的问题，此事事关重大，有必要从国际政治经济学的视角予以审视。
深入的探讨我们将在后面的章节中展开，在此仅简要指出这些讨论中常见的逻辑问题。
许多研究者都对美国占据并享受中央地位的好处却拒绝充分承担责任的行为大加指责，并强调这样的国际货币—金融制度安排不公平，因而不可持续。
但是假如我们考察历史和现实的话，会发现事实上不公平的事情未必就不可持续。
以我们自己的历史来看，中国古代历史上的“家天下”帝国体制，存在非常严重的不公和残酷的一面，对民众的物质剥削和精神奴役都非常严重，也的确周期性地陷入混乱和动荡，但是这种权力结构本身经历了2000多年的世事变迁和王朝更替而非常稳定。
从当代世界经济的历史来看，第二次世界大战之后的60多年来，尽管经历了去殖民化、苏联解体、东欧剧变等重大变故，中央国家和准中央国家的二十几国构成的小圈子几乎没有吸纳新成员。
假如不考虑中东石油富国（依靠卖石油而获得财富不具有可持续性与可复制性，故不在讨论之列），除了亚洲的四小龙终于成为“准会员”之外，其他150来个大大小小的经济体中，在俱乐部门口转悠的多，能登堂入室的少。
进入新世纪，十来个中东欧国家依靠同西欧的“一体化”而好不容易打开了发达国家俱乐部的一个后门，但是全球金融危机的爆发却令多个中东欧国家功败垂成，恰如10年前的亚洲金融危机让一批东亚国家“一夜打回原形”一般。
鲁棒性
1鲁棒性的基本概念“鲁棒”是一个音译词，其英文为robust ，意思是“强壮的”、“健壮的”。
在控制理论中，鲁棒性表示当一个控制系统中的参数或外部环境发生变化（摄动）时，系统能否保持正常工作的一种特性或属性。
鲁棒概念可以描述为：假定对象的数学模型属于一集合，考察反馈系统的某些特性，如内部稳定性，给定一控制器Ｋ，如果集合中的每一个对象都能保持这种特性成立，则称该控制器对此特性是鲁棒的。
因此谈及鲁棒性必有一个控制器、一个对象的集合和某些系统特性。
由于一个具有良好鲁棒性的控制系统能够保证，当控制参数发生变化（或在一定范围内发生了变化）时系统仍能具有良好的控制性能。
因此，我们在设计控制器时就要考虑使得控制系统具有好的鲁棒性，即设计具有鲁棒性的控制器——鲁棒控制器。
所以，鲁棒控制就是设计这样一种控制器，它能保证控制对象在自身参数或外部环境在某种范围内发生变化时，仍能正常工作。
这种控制器的特点是当上述变化发生时，控制器自身的结构和参数都不改变。
2 鲁棒控制系统我们总是假设已经知道了受控对象的模型，但由于在实际问题中，系统特性或参数的变化常常是不可避免的，在实际中存在种种不确定因素，如： 1）参数变化；2）未建模动态特性； 3）平衡点的变化； 4）传感器噪声；5）不可预测的干扰输入； 等等。
产生变化的原因主要有两个方面，一个是由于测量的不精确使特性或参数的实际值偏离它的设计值；另一个是系统运行过程中受环境因素的影响而引起特性或参数的缓慢变化。
因此，如何使所设计的控制系统在系统参数发生摄动的情况下，仍具有期望的性能便成为控制理论中的一个重要研究课题。
所以我们所建立的对象模型只能是实际物理系统的不精确的表示。
鲁棒系统设计的目标就是要在模型不精确和存在其他变化因素的条件下，使系统仍能保持预期的性能。
如果模型的变化和模型的不精确不影响系统的稳定性和其它动态性能，这样的系统我们称它为鲁棒控制系统。
2.1系统的不确定性 2.1.1参数不确定性 如二阶系统：()[]+-∈++=a a a as s s G ,,112可以代表带阻尼的弹簧装置，RLC 电路等。
机械结构的设计优化与鲁棒性分析
机械结构的设计优化与鲁棒性分析在工程领域中，机械结构的设计是至关重要的。
一个优秀的机械结构设计可以提高产品的性能、降低成本、延长使用寿命，并且在不同环境下都能够保持其正常工作。
因此，设计优化和鲁棒性分析是机械结构设计过程中的两个重要环节。
设计优化是指通过对机械结构进行合理的设计改进，以满足特定需求和目标。
优化设计的核心思想是在给定约束条件下，通过改变设计变量的值，使得目标函数的值最小或最大化。
在机械结构设计中，目标函数可以是结构的强度、刚度、动态特性等。
而约束条件则包括结构的几何形状、材料性能、力学特性等。
机械结构的设计优化包括多个方面，例如材料选择、结构形状设计、结构参数优化等。
材料选择是指选择合适的材料，使得结构能够满足特定的强度和刚度要求。
不同材料具有不同的力学性能和耐久性，因此，在选择材料时需要考虑结构的使用环境和要求。
而结构形状设计则涉及到结构的几何形状，包括结构的外形、内部结构和各部件之间的连接方式。
最后，结构参数优化是指通过改变结构的参数值，使得结构的性能得到最佳改善。
除了设计优化，鲁棒性分析也是机械结构设计中不可或缺的一部分。
鲁棒性是指在不确定因素影响下，系统保持其性能不变的能力。
在机械结构设计中，不确定因素包括材料的不均匀性、制造工艺的误差、外界环境的变化等。
这些因素都可能对结构的性能产生影响，使得结构在不同条件下表现出不同的行为。
因此，鲁棒性分析可以帮助设计师评估结构在不确定因素下的性能，并提供有效的设计改进措施。
鲁棒性分析的方法包括设计参数敏感性分析、蒙特卡洛模拟、最优化设计等。
设计参数敏感性分析可以评估不同设计参数对结构性能的影响程度，帮助设计师确定关键设计参数。
蒙特卡洛模拟则是一种通过随机采样来模拟不确定因素的方法，可以用于评估结构在不同条件下的性能分布。
最优化设计则是在考虑不确定因素的情况下，寻求结构的最佳设计方案。
总而言之，机械结构的设计优化与鲁棒性分析是提高机械产品质量和性能的重要手段。
建筑鲁棒性设计的理念与方法
建筑鲁棒性设计的理念与方法在建筑设计中，鲁棒性是一个非常重要的概念。
它是指建筑在面对各种不同的环境和意外情况时，能够保持稳定和安全的能力。
这个概念来自于工程学，但在建筑设计中也发挥了非常重要的作用。
对于建筑师来说，了解鲁棒性的原理和方法可以帮助他们创造出更加安全、耐用和可靠的建筑。
一、鲁棒性的定义和重要性鲁棒性是建筑设计中一个关键的概念，它是指建筑物在面对各种不同的环境和意外情况时，能够保持稳定和安全的能力。
这些环境和情况包括地震、风暴、洪水、恐怖袭击、火灾等。
一个具有良好鲁棒性的建筑物可以在面对这些情况时保持结构完整性、功能性和舒适性，从而避免造成人员伤亡和财产损失。
鲁棒性的重要性在于，它可以保障建筑物在任何情况下都能够起到它们应有的功能。
良好的鲁棒性设计可以确保建筑物的结构不受外界因素的干扰，从而保持其稳定性和安全性。
而建筑物的稳定性和安全性，则是建筑设计的最基本要求。
二、鲁棒性设计的原理和方法鲁棒性设计的核心原则是预先对各种灾难和突发情况进行充分的研究和分析，以便在设计阶段预测和避免可能出现的问题。
下面介绍一些常用的鲁棒性设计方法：1. 建筑物标准化设计标准化设计是一种重要的鲁棒性设计方法。
通过将建筑物组件进行标准化，可以使设计更加简单、可重复和易于维护。
这种方法有利于提高工作效率，降低设计成本，并减少由于设计问题引起的潜在危险。
标准化设计还有助于保障建筑结构的一致性和减少出现问题的可能性。
2. 结构设计建筑物的结构是影响其鲁棒性的重要因素。
在设计阶段，建筑师需要考虑建筑物的受力特点、结构设计和质量控制等方面，才能确保建筑物的稳定性和质量。
此外，建筑的材料、现场施工和建筑安装等方面也需要得到重视，以确保结构的坚固和可靠性。
3. 突发事件的预防和管控建筑师还需要在设计中考虑突发事件的预防和管控问题。
对于可能出现的灾难和突发情况，建筑师需要采取各种措施以承受来自外界的影响，比如地震加强、抗风能力等。
系统鲁棒性——精选推荐
鲁棒是Robust的音译，也就是健壮和强壮的意思。
它是在异常和危险情况下系统生存的关键。
比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。
所谓“鲁棒性”，是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持某些性能的特性。
根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。
以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。
目录详细介绍内容结构渐近稳定性结构无静差性详细介绍内容结构渐近稳定性结构无静差性展开编辑本段详细介绍溯源和背景鲁棒性原是统计学中的一个专门术语，20世通信网络的鲁棒性纪70年代初开始在控制理论的研究中流行起来，用以表征控制系统对特性或参数摄动的不敏感性。
在实际问题中，系统特性或参数的摄动常常是不可避免的。
产生摄动的原因主要有两个方面，一个是由于量测的不精确使特性或参数的实际值会偏离它的设计值（标称值），另一个是系统运行过程中受环境因素的影响而引起特性或参数的缓慢漂移。
因此，鲁棒性已成为控制理论中的一个重要的研究课题，也是一切类型的控制系统的设计中所必须考虑的一个基本问题。
对鲁棒性的研究主要限于线性定常控制系统，所涉及的领域包括稳定性、无静差性、适应控制等。
原理鲁棒性问题与控制系统的相对稳定性（频率域内表征控制系统稳定性裕量的一种性能指标）和不变性原理（自动控制理论中研究扼制和消除扰动对控制系统影响的理论）有着密切的联系，内模原理（把外部作用信号的动力学模型植入控制器来构成高精度反馈控制系统的一种设计原理）的建立则对鲁棒性问题的研究起了重要的推动作用。
当系统中存在模型摄动或随机干扰等不确定性因素时能保持其满意功能品质的控制理论和方法称为鲁棒控制。
早期的鲁棒控制主要研究单回路系统频率特性的某些特征，或基于小摄动分析上的灵敏度问题。
现代鲁棒控制则着重研究控制系统中非微有界摄动下的分析与设计的理论和方法。
控制系统的一个鲁棒性是指控制系统在某种类型的扰动作用下，包括自身模型的扰动下，系统某个性能指标保持不变的能力。
鲁棒性
鲁棒性介绍鲁棒是Robust的音译，也就是健壮和强壮的意思。
它是在异常和危险情况下系统生存的关键。
比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。
所谓“鲁棒性”，是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持某些性能的特性。
根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。
以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。
1.溯源和背景鲁棒性原是统计学中的一个专门术语，20世纪70年代初开始在控制理论的研究中流行起来，用以表征控制系统对特性或参数摄动的不敏感性。
在实际问题中，系统特性或参数的摄动常常是不可避免的。
产生摄动的原因主要有两个方面，一个是由于量测的不精确使特性或参数的实际值会偏离它的设计值（标称值），另一个是系统运行过程中受环境因素的影响而引起特性或参数的缓慢漂移。
因此，鲁棒性已成为控制理论中的一个重要的研究课题，也是一切类型的控制系统的设计中所必须考虑的一个基本问题。
对鲁棒性的研究主要限于线性定常控制系统，所涉及的领域包括稳定性、无静差性、适应控制等。
2.原理鲁棒性问题与控制系统的相对稳定性（频率域内表征控制系统稳定性裕量的一种性能指标）和不变性原理（自动控制理论中研究扼制和消除扰动对控制系统影响的理论）有着密切的联系，内模原理（把外部作用信号的动力学模型植入控制器来构成高精度反馈控制系统的一种设计原理）的建立则对鲁棒性问题的研究起了重要的推动作用。
当系统中存在模型摄动或随机干扰等不确定性因素时能保持其满意功能品质的控制理论和方法称为鲁棒控制。
早期的鲁棒控制主要研究单回路系统频率特性的某些特征，或基于小摄动分析上的灵敏度问题。
现代鲁棒控制则着重研究控制系统中非微有界摄动下的分析与设计的理论和方法。
控制系统的一个鲁棒性是指控制系统在某种类型的扰动作用下，包括自身模型的扰动下，系统某个性能指标保持不变的能力。
对于实际工程系统，人们最关心的问题是一个控制系统当其模型参数发生大幅度变化或其结构发生变化时能否仍保持渐近稳定，这叫稳定鲁棒性。
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恐怖 袭击
不发生与外荷载 原因不相称的垮 塌，保持结构的 整体牢固性。
2.结构鲁棒性的概念 结构的鲁棒性强调是结构的整体！
3.研究结构鲁棒性的意义
4.结构鲁棒性与安全性的关系
结构鲁棒性和安全性的联系：
适用性
结构安 全性
耐久性
鲁棒性
4.结构鲁棒性与安全性的关系
重视的对象 ：实际 上是针对整体结构 体的具体结构构件 而言；
提高的方式：应用 极限状态设计法来 提高荷载的标准值 和荷载与材料的分 项系数。
结构鲁棒性和 安全性的区别
安
鲁
全
棒
性
性
重视的对象 ：结构 的整体结构；
提高的方式：仅用 提高结构安全性的 方法，不能保障鲁 棒性得到提高。后 面讲到。
4.结构鲁棒性与安全性的关系
结构的安全性和鲁棒性有区别的原因：
我国的设计规范规定的都是单个构件，许多设计者 认为只要按照规范，设计的构件满足承载力要求就可以， 而没有考虑整体结构的牢固问题。这与我国现行规范的 规定有很大联系，对于建筑结构整体牢固性，我国规范 尚未能够提出具体的分析方法和标准。
框架底层柱 一旦出现破 坏，会直接 导致整个结 构的倒塌！
框架中上层梁的 破坏不会带来整 个框架结构的整 体破坏！
6.2 尽量形成超静定结构 ，增加结构冗余度
结构的鲁棒性与结构的超静定次数密切相关。超静 定次数也即结构鲁棒性研究所说的结构冗余度。超静定 次数越多，结构的冗余度越大，鲁棒性也越高。
此杆如果收到外 界偶然荷载作用 发生破坏，整个 桁架将会瞬间倒 塌！！！
6.2 尽量形成超静定结构 ，增加结构冗余度
此杆件破坏
3. 加强结构的连接措施
通过加强构件的连接或专门设置的某些构件来增强 结构的整体性，对提高结构的鲁棒性有重要意义。
构件之间的 连接差，导 致整个结构 的垮塌！
4. 增加结构的赘余构件
赘余构件的破坏、 甚至退出（从结构中去 除）不会影响整个结构 的完整性。
5.结构中构件分类
结构整体
构件破坏后对整个 结构影响的严重程度不同
关键构件
次要构件
一般构件
赘余构件
6.提高结构鲁棒性的措施
1. 明确结构体系中不同构件及其作用 2. 尽量形成超静定结构 ，增加结构冗余度 3. 加强结构的连接措施 4. 增加结构的赘余构件
6.1 明确结构体系中不同构件及其作用
赘余构件可以看作 是结构在遭遇罕遇地震 时的自动保险，作为一 种特殊的安全储备，要 求赘余构件应先于主体 结构构件破坏且赘余构 件应具有足够的延性， 在外荷载作用下有足够 的变形能力。
构件承载力的提高，不代表整个结构的承载力就一定得 到提高。要对结构中的不同构件区分对待！我们设计的 观点应从单个构件的设计转化到对整体结构的设计上！
结构的鲁棒性
武龙飞
主要内容
1. 结构鲁棒性的由来 2. 结构鲁棒性的概念 3. 研究结构鲁棒性的意义 4. 结构鲁棒性与结构安全性的关系 5.结构中构件的分类 6.提高结构鲁棒性的措施
1.结构鲁棒性的由来
robustness一词来源于英国，在我国首先 在信号处理和声学领域中出现，被翻译为“鲁 棒性”，意思为强壮的棒子。
近年来，鲁棒性一词在结构工程专业中牵 涉到结构的安全性时经常出现。
2.结构鲁棒性的概念
结构鲁棒性的概念：专指在意外荷载作 用的情况下，结构不产生与其原因不相称的 垮塌，结构能保持它的牢固性，不会造成不 可接受的重大人员伤亡和财产损失。
2.结构鲁棒性的概念
结构鲁棒性好
火灾
ห้องสมุดไป่ตู้
地震
结构整体
汽车 撞击
煤气 爆炸
我们的设计思想 应当转移到结构整体 的协作上来，保证结 构整体的牢固性，共 同消耗外界偶然荷载 给结构带来的能量。