Analyzing Uncertainty In Civil Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Fellin, Wolfgang (EDT)/ Lessmann, Heimo (EDT)/ Oberguggenberger, Michael (EDT)/ Vieider, Robert (EDT

出品人:

页数:242

译者:

出版时间:

价格:129

装帧:HRD

isbn号码:9783540222460

丛书系列:

图书标签:

• Civil Engineering
• Uncertainty Modeling
• Risk Assessment
• Reliability Analysis
• Probabilistic Methods
• Structural Engineering
• Geotechnical Engineering
• Hydraulic Engineering
• Decision Making
• Monte Carlo Simulation

好的，这是一本关于土木工程中不确定性分析的图书的详细简介，重点突出其内容和范围，不提及您提供的书名，并且力求自然流畅。 --- 《结构可靠性与风险评估：现代土木工程中的决策科学》 图书简介 本书旨在全面深入地探讨现代土木工程实践中不可避免的不确定性问题，并系统介绍应对这些不确定性的先进分析方法与决策框架。在设计、施工和运营阶段，土木工程师必须面对材料性能的变异性、荷载的随机波动、环境因素的不可预测性以及模型简化带来的误差。本书不仅承认这些不确定性的存在，更将其视为工程决策的核心组成部分，提供一套严谨的工具箱，以量化风险、优化设计并确保基础设施的长期可靠性。 核心内容概述 本书结构严谨，内容涵盖从基础概率论到复杂系统可靠性评估的多个层面。它不仅仅是一本理论教科书，更是一本面向实际应用的指南，旨在帮助读者将理论知识转化为有效的工程实践。 第一部分：不确定性基础与概率模型 本部分奠定分析不确定性的数学基础。首先，深入回顾了概率论、数理统计在工程中的应用，重点关注随机变量、概率分布函数（PDFs）的选择与参数估计。我们讨论了如何利用实测数据（如材料强度、交通流量）来构建准确的概率模型。对于工程中常见的正态分布、对数正态分布、威布尔分布等，本书提供了详细的推导和应用案例，强调了在有限数据条件下如何进行稳健的参数识别。此外，本部分还介绍了不确定性传播的基本原理，即如何通过工程模型（如结构响应方程）将输入变量的不确定性传递至输出结果，并探讨了蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation, MCS）作为一种强大的工具，用于评估复杂系统响应的概率分布。 第二部分：随机过程与时变可靠性 土木工程系统的寿命通常跨越数十年，其性能和环境荷载（如风、地震、交通荷载）是随时间演变的。第二部分聚焦于随机过程理论在工程中的应用。我们详细阐述了平稳过程、遍历过程的概念，以及如何使用功率谱密度函数来描述随机荷载的时域特性。对于结构退化（腐蚀、疲劳、材料老化）的建模，本书引入了马尔可夫过程和随机微分方程（SDEs）的求解方法，使读者能够分析结构在不同生命周期阶段的性能衰减规律。重点内容包括时变可靠度指标的计算方法，以及如何基于这些指标制定最优的维护和加固策略。 第三部分：结构可靠性分析方法（FORM与SORM） 本书的核心在于介绍精确和近似的极限状态函数可靠性分析方法。针对高维、复杂的可靠性问题，我们深入剖析了一阶可靠性方法 (FORM) 的原理，包括如何利用Hessian矩阵和梯度向量来确定最可能失效点 (Most Likely Failure Point, MLFP)。随后，本书介绍了二阶可靠性方法 (SORM)，探讨其在处理非线性极限状态函数时的优势和局限性。针对这些方法对计算精度的要求，我们探讨了如何选择合适的拉丁超立方抽样（LHS）等高级抽样技术，以提高蒙特卡洛模拟的效率。 第四部分：系统可靠性与网络分析 现代基础设施往往由相互依赖的组件构成，单一构件的失效可能导致整个系统的级联失效。本部分转向系统可靠性的评估，涵盖串联、并联系统以及更复杂的混合系统。我们利用二元决策图 (BDD) 和路径集/割集分析等图论方法，系统地评估复杂系统的整体可靠性指标。此外，本书还专门设立章节讨论基础设施网络可靠性，特别是桥梁网络、交通系统或能源管网在极端事件（如自然灾害）下的鲁棒性评估。这要求读者不仅理解单个结构，更要理解它们之间的相互作用和依赖关系。 第五部分：风险管理与决策制定 可靠性分析的最终目的是支持工程决策。第五部分将概率模型与经济学原理相结合，构建风险评估与管理框架。我们引入了半概率方法（如模糊集合理论）来处理那些难以量化的定性不确定性。关键内容包括成本效益分析 (Cost-Benefit Analysis) 在风险减缓措施选择中的应用，以及如何量化“可接受风险”的哲学和社会学维度。本书详细阐述了如何将可靠性指标转化为经济损失或生命损失的预期值，从而为公共部门和私人投资者提供量化依据，以平衡安全裕度与工程造价。 第六部分：先进计算技术与案例研究 为了应对真实世界工程问题的复杂性，本书最后一部分强调了计算方法的进步。我们探讨了基于性能的工程设计 (PBEE) 的框架，以及如何集成不确定性量化 (UQ) 与优化算法（如遗传算法、粒子群优化）来寻找最优设计参数。通过对大型桥梁、高层建筑以及水利工程等多个领域的深度案例研究，读者将看到如何将前述所有理论工具整合应用，从而在复杂约束条件下实现可靠性最大化和风险最小化的工程目标。 目标读者 本书面向土木工程、结构工程、工程力学及相关领域的硕士、博士研究生，以及在设计院、咨询公司和政府监管机构工作的资深工程师和研究人员。它要求读者具备扎实的微积分和线性代数基础，以及初步的概率论知识。本书的编写风格兼顾了学术的严谨性和工程实践的指导性，确保读者能够学以致用。

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