Limit states of structures and global sensitivity analysis based on Cramér-von Mises distance
Loading...
Date
2020-07-07
Authors
Kala, Zdeněk
ORCID
0000-0002-6873-3855Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
NAUN
Altmetrics
Abstract
This article presents a stochastic computational model for the analysis of the reliability of a drawn steel bar. The whole distribution of the limit state function is studied using global sensitivity analysis based on Cramér-von Mises distance. The algorithm for estimating the sensitivity indices is based on one loop of the Latin Hypercube Sampling method in combination with numerical integration. The algorithm is effective due to the approximation of resistance using a three-parameter lognormal distribution. Goodness-of-fit tests and other comparative studies demonstrate the significant accuracy and suitability of the three-parameter lognormal distribution, which provides better results and faster response than sampling-based methods. Global sensitivity analysis is evaluated for two load cases with proven dominant effect of the long-term variation load action, which is introduced using Gumbel probability density function. The Cramér-von Mises indices are discussed in the context of other types of probability oriented sensitivity indices whose performance has been studied earlier.
Tento článek představuje stochastický výpočetní model pro analýzu spolehlivosti tažené ocelové tyče. Celé rozdělení funkce mezního stavu je studováno pomocí globální analýzy citlivosti založené na Cramér-von Misesově vzdálenosti. Algoritmus pro odhad indexů citlivosti je založen na jedné smyčce metody Latin Hypercube Sampling v kombinaci s numerickou integrací. Algoritmus je efektivní díky aproximaci odporu pomocí tříparametrického lognormálního rozdělení. Testy shody a další srovnávací studie prokazují významnou přesnost a vhodnost tříparametrické lognormální distribuce, která poskytuje lepší výsledky a rychlejší odezvu než metody založené na vzorkování. Globální analýza citlivosti je hodnocena pro dva zatěžovací stavy s prokázaným dominantním účinkem dlouhodobé variační akce zatížení, která je zavedena pomocí funkce Gumbelovy hustoty pravděpodobnosti. Cramér-von Misesovy indexy jsou diskutovány v kontextu jiných typů indexů citlivosti orientovaných na pravděpodobnost, jejichž výkonnost byla studována dříve.
Tento článek představuje stochastický výpočetní model pro analýzu spolehlivosti tažené ocelové tyče. Celé rozdělení funkce mezního stavu je studováno pomocí globální analýzy citlivosti založené na Cramér-von Misesově vzdálenosti. Algoritmus pro odhad indexů citlivosti je založen na jedné smyčce metody Latin Hypercube Sampling v kombinaci s numerickou integrací. Algoritmus je efektivní díky aproximaci odporu pomocí tříparametrického lognormálního rozdělení. Testy shody a další srovnávací studie prokazují významnou přesnost a vhodnost tříparametrické lognormální distribuce, která poskytuje lepší výsledky a rychlejší odezvu než metody založené na vzorkování. Globální analýza citlivosti je hodnocena pro dva zatěžovací stavy s prokázaným dominantním účinkem dlouhodobé variační akce zatížení, která je zavedena pomocí funkce Gumbelovy hustoty pravděpodobnosti. Cramér-von Misesovy indexy jsou diskutovány v kontextu jiných typů indexů citlivosti orientovaných na pravděpodobnost, jejichž výkonnost byla studována dříve.
Description
Citation
International Journal of Mechanics. 2020, vol. 14, issue 1, p. 107-118.
https://www.naun.org/main/NAUN/mechanics/2020/a282003-caw.pdf
https://www.naun.org/main/NAUN/mechanics/2020/a282003-caw.pdf
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en