以Python整合有限元素商業軟體於重複性分析計算架構之開發：應用於結構可靠度

呂良正臺灣大學：土木工程學研究所林士傑Lin, Shih-ChiehShih-ChiehLin2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50039觀察結構可靠度有關文獻，可發現大部分處理的問題是構架結構（frame structures，桁架、梁、柱、剛架等）而且許多是線彈性的，此原因應為一般研究可靠度的人對於分析門檻較高之板、殼結構或非線性領域（幾何、材料）需花費相當時間撰寫此類分析程式（可能是可靠度分析程式開發時間的百倍）。而這類較複雜的分析問題，利用目前有限元素商業軟體是很容易解決的，然而在做結構可靠度分析時，如何利用這些有限元素商業軟體卻碰到瓶頸，由於可靠度分析\需要將可靠度分析的程式與結構分析程式整合於同一程式，因此在沒有商業軟體的程式原始碼情況下，難以進行。本文利用先進的軟體設計技術：OOP、OOAD和UML，提出一之重複性分析計算架構，套用設計模式，使此軟體架構更具彈性。並結合有限元素商業軟體ABAQUS和可靠度分析程式，利用商業軟體強大的結構分析功能，進行可靠度分析。本文之可靠度分析方法採一階可靠度方法（FOSM）配合反應面法（RSM）。不同分析軟體間的整合部分，本文採用直譯式程式語言Python，利用其整合不同程式的快速、程式碼的簡潔以及物件執行期可變之彈性，實作此軟體架構。並採用一以XML作為介面之通用性文字檔解析器，用以解析ABAQUS之輸出輸入檔。本文並以此軟體架構，進行文獻上常見之抗彎構架可靠度分析。並進階探討多種板、殼結構於工作載重、極限載重及動力分析等等各種不同情形下之可靠度分析。並且探討熱傳之結構可靠度分析。第一章緒論.................................1 1.1 研究動機與目的............................1 1.2 文獻回顧..................................2 1.3 本文組織架構..............................4 第二章結構可靠度分析.......................7 2.1 前言......................................7 2.2 結構可靠度指標............................8 2.3 結構可靠度分析...........................13 2.4 反應面法.................................18 2.5 循序反應面法.............................22 第三章可靠度分析軟體架構之分析與設計......27 3.1 前言.....................................27 3.2 軟體技術.................................28 3.3 可靠度分析軟體架構之需求分析.............32 3.4 可靠度分析軟體架構之設計.................42 3.5 可靠度分析軟體架構.......................46 第四章可靠度分析架構實作與驗證............49 4.1 前言.....................................49 4.2 系統整合所使用之軟體與工具介紹...........49 4.3 重複性分析計算架構實作...................66 4.4 可靠度軟體架構分析實例驗證...............73 第五章可靠度分析架構之應用................79 5.1 前言.....................................79 5.2 板，殼結構之可靠度分析...................79 5.3 熱傳之可靠度分析.........................94 第六章結論與展望..........................101 6.1 結論.....................................101 6.2 展望.....................................102 參考文獻.....................................105 附錄 A可靠度分析架構參數檔設定說明...........109 附錄 B ......................................111 B.1 通用性文字解析器解析指令列表.............111 B.2 通用性文字解析器之資料結構預設解析方式...1132904499 bytesapplication/pdfen-US反應面法結構可靠度分析Python系統整合工程軟體整合EAI, PythonApplication IntegrationResponse Surface MethodStructural Reliability Analysis以Python整合有限元素商業軟體於重複性分析計算架構之開發：應用於結構可靠度Using Python to Develop Computational Framework for Recursive Analyses with Commercial FEM Codes: Applications in Structural Reliabilitythesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50039/1/ntu-94-R90521216-1.pdf