×

高斯随机场模拟的谱表示和Karhunen-Loève展开方法评估。 (英语) Zbl 1173.65302号

总结:在为高斯随机过程和场的模拟开发的各种方法中,两种方法在应用中最常用:谱表示法和Karhunen-Loève(K-L)展开。本文对这两种方法的性能进行了深入评估。谱表示方法将随机场扩展为具有随机相位角和/或振幅的三角函数之和。本文使用了只具有随机相位角的格式。采用小波-伽勒金格式对K-L展开式中出现的Fredholm积分方程进行了有效的数值求解。使用具有指数和平方指数两种自方差函数的一维均匀高斯随机场作为基准测试。研究了随机场模拟的K-L展开和谱表示所达到的精度和所需的计算工作量。通过比较两种方法生成与目标相关结构和高斯概率分布或其低阶统计矩(平均值、方差和偏度)匹配的样本函数的能力,来检验这两种方法获得的准确性。

MSC公司:

65C99个 概率方法,随机微分方程
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 阿查吉,S。;Zabaras,N.,有限变形中的不确定性传播——谱随机拉格朗日方法,计算。方法应用。机械。工程师,1952289-2312(2006)·Zbl 1126.74044号
[2] 安德斯,M。;Hori,M.,弹塑性体的三维随机有限元法,国际J数值。方法工程,51,449-478(2001)·Zbl 1015.74055号
[3] Argyris,J。;Papadrakakis,M。;Stefanou,G.,壳的随机有限元分析,计算。方法应用。机械。工程,1914781-4804(2002)·Zbl 1019.74037号
[4] Atkinson,K.E.,解第二类Fredholm积分方程的数值方法综述(1976),SIAM:SIAM Philadelphia·Zbl 0353.65069号
[5] J.Baroth,L.Bodé,P.Bressolette,M.Fogli,对数正态背景下谱随机有限元方法(SSFEM)的数值收敛性,收录于:Der Kiureghian,Madanat,Pestana(编辑),Proc。第九届土木工程统计与概率应用国际会议,加利福尼亚州旧金山,2003年7月6日至9日。;J.Baroth,L.Bodé,P.Bressolette,M.Fogli,对数正态背景下谱随机有限元方法(SSFEM)的数值收敛性,收录于:Der Kiureghian,Madanat,Pestana(编辑),Proc。第九届土木工程统计与概率应用国际会议,加利福尼亚州旧金山,2003年7月6-9日。
[6] Beylkin,G。;科伊夫曼,R。;Rokhlin,V.,《快速小波变换和数值算法I》,Commun。纯应用程序。数学。,四十四、 141-183(1991)·Zbl 0722.65022号
[7] Chung,D.B。;Gutiérrez,文学硕士。;de Borst,R.,纤维金属层压板的面向对象随机有限元分析,计算。方法应用。机械。工程,194,1427-1446(2005)·Zbl 1082.74051号
[8] Chung,D.B。;Gutiérrez,文学硕士。;Graham-Brady,L.L。;Lingen,F.-J.,谱随机有限元模型的有效数值策略,国际期刊数值。方法工程,64,1334-1349(2005)·Zbl 1113.74065号
[9] Daubechies,I.,《小波十讲》(1992),SIAM:费城SIAM·Zbl 0776.42018号
[10] Deodatis,G.,遍历多变量随机过程的模拟,J.工程力学。(ASCE),122778-787(1996)
[11] Deodatis,G。;Micaletti,R.C.,高度偏斜非高斯随机过程的模拟,J.工程师机械。(ASCE),1271284-1295(2001年)
[12] 费兰特,F.J。;Graham-Brady,L.L.,功能梯度板中非高斯/非平稳特性的随机模拟,计算。方法应用。机械。工程师,1941675-1692(2005)·Zbl 1093.74037号
[13] 现场,R.V。;Grigoriu,M.,关于多项式混沌近似的准确性,Prob。工程机械。,19, 65-80 (2004)
[14] Ghanem,R.,对数正态随机过程和变量的非线性高斯谱,J.Appl。机械。(ASME),66,964-973(1999)
[15] 加尼姆,R。;Spanos,P.D.,《随机有限元:谱方法》(1991),Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin·Zbl 0722.73080号
[16] Grigoriu,M.,《关于模拟中的谱表示方法》,Prob。工程机械。,8, 75-90 (1993)
[17] Grigoriu,M.,一类非高斯过程的谱表示,J.Engrg.Mech。(ASCE),130,541-546(2004)
[18] 黄,S.P。;魁克,S.T。;Phoon,K.K.,随机过程模拟中截断Karhunen-Loève展开的收敛性研究,国际期刊Numer。方法工程,52,1029-1043(2001)·Zbl 0994.65004号
[19] Katafygiotis,L.S。;Zerva,A。;Malyarenko,A.A.,《均匀和部分各向同性随机场的模拟》,J.Engrg.Mech。(ASCE),1251180-1189(1999)
[20] A.Keese,《随机偏微分方程数值解(随机有限元)的最新发展综述》,内部工作报告2003-06,德国布伦瑞克工业大学,2003年。;A.Keese,《随机偏微分方程数值解(随机有限元)的最新发展综述》,内部工作报告2003-06,德国布伦瑞克工业大学,2003年。
[21] 北卡罗来纳州拉加罗斯。;Stefanou,G。;Papadrakakis,M.,《模拟高度倾斜非高斯随机场的增强混合方法》,计算。方法应用。机械。工程,1944824-4844(2005)·Zbl 1094.65010号
[22] 李,C.C。;Der Kiureghian,A.,《随机场的最优离散化》,J.Engrg.Mech。(ASCE),1191136-1154(1993)
[23] Lucor,D。;苏,C.-H。;Karniadakis,G.E.,广义多项式混沌和随机振荡器,Int.J.Numer。方法工程,60,571-596(2004)·Zbl 1060.70515号
[24] 马斯特斯,F。;Gurley,K.R.,《非高斯模拟:基于累积分布函数图的光谱校正》,J.工程师机械。(ASCE),1291418-1428(2003)
[25] 马蒂斯·H·G。;Bucher,C.,随机介质问题的有限元,计算机。方法应用。机械。工程,168,3-17(1999)·Zbl 0953.74065号
[26] Newland,D.E.,《随机振动、谱和小波分析导论》(1993),威利出版社,纽约·Zbl 0588.70001号
[27] 帕帕佐普洛斯,V。;Papadrakakis,M.,材料和厚度变化对具有随机初始缺陷的壳体屈曲载荷的影响,计算。方法应用。机械。工程,1941405-1426(2005)·Zbl 1137.74359号
[28] Papadrakakis,M。;Papadopoulos,V.,《使用蒙特卡罗模拟进行随机有限元分析的稳健高效方法》,计算。方法应用。机械。工程,134325-340(1996)·Zbl 0891.73079号
[29] Phoon,K.K。;黄,S.P。;Quek,S.T.,使用Karhunen-Loève展开法模拟二阶过程,计算。结构。,80, 1049-1060 (2002)
[30] Phoon,K.K。;黄,S.P。;Quek,S.T.,使用小波-伽勒金方案进行模拟的Karhunen-Loève展开的实现,Prob。工程机械。,17, 293-303 (2002)
[31] F.Poirion,B.Puig,生成高斯随机场模拟方法的统一方法,in:Proc。第九届结构安全与可靠性国际会议(ICOSSAR 2005),意大利罗马,2005年6月19日至23日,第2453-2458页。;F.Poirion,B.Puig,生成高斯随机场模拟方法的统一方法,in:Proc。第九届结构安全与可靠性国际会议(ICOSSAR 2005),意大利罗马,2005年6月19日至23日,第2453-2458页。
[32] 波佩斯库,R。;Deodatis,G。;Prevost,J.H.,齐次非高斯随机向量场的模拟,Prob。工程机械。,13, 1-13 (1998)
[33] Sachdeva,S.K。;Nair,P.B。;Keane,A.J.,随机有限元分析投影方案的比较研究,计算。方法应用。机械。工程,1952371-2392(2006)·Zbl 1142.74047号
[34] Sakamoto,S。;Ghanem,R.,《模拟非高斯非平稳随机过程的多项式混沌分解》,J.Enrg.Mech。(ASCE),128190-201(2002)
[35] 申克,加拿大。;舒勒,G.I.,随机几何缺陷圆柱壳的屈曲分析,国际非线性力学杂志。,38, 1119-1132 (2003) ·兹比尔1348.74132
[36] Shinozuka,M。;Deodatis,G.,通过谱表示模拟随机过程,应用。机械。修订版(ASME),44191-203(1991)
[37] Shinozuka,M。;Deodatis,G.,通过谱表示模拟多维高斯随机场,应用。机械。修订版(ASME),49,29-53(1996)
[38] Shinozuka,M。;Jan,C.M.,随机过程的数字模拟及其应用,J.Sound Vib。,25, 111-128 (1972)
[39] 斯帕诺斯,P.D。;Tezcan,J。;Tratskas,P.,通过谐波小波的随机过程进化谱估计,计算。方法应用。机械。工程,1941367-1383(2005)·Zbl 1083.86001号
[40] 斯帕诺斯,P.D。;Zeldin,B.A.,《随机场的蒙特卡罗处理:一个广阔的视角》,应用。机械。修订版(ASME),51,219-237(1998)
[41] G.Stefanou,A.Kallimanis,M.Papadrakakis,《关于模拟高斯随机场的Karhunen-Loève展开的效率》,in:Proc。第九届结构安全与可靠性国际会议(ICOSSAR 2005),意大利罗马,2005年6月19日至23日,第2503-2508页。;G.Stefanou,A.Kallimanis,M.Papadrakakis,《关于模拟高斯随机场的Karhunen-Loève展开的效率》,in:Proc。第九届结构安全与可靠性国际会议(ICOSSAR 2005),意大利罗马,2005年6月19日至23日,第2503-2508页。
[42] Stefanou,G。;Papadrakakis,M.,结合随机材料和几何特性的壳体随机有限元分析,计算。方法应用。机械。工程,193139-160(2004)·Zbl 1075.74681号
[43] B.Sudret,A.Der Kiureghian,《随机有限元方法和可靠性:最新报告》,报告编号UCB/SEMM-2000/08,美国加州大学伯克利分校,2000年。;B.Sudret,A.Der Kiureghian,《随机有限元方法和可靠性:最新报告》,报告编号UCB/SEMM-2000/08,美国加州大学伯克利分校,2000年。
[44] Vanmarcke,E.,《随机场:分析与合成》(1983年),麻省理工学院出版社:麻省理学院出版社,马萨诸塞州剑桥·Zbl 1206.60051号
[45] 秀,D。;Karniadakis,G.E.,通过广义多项式混沌建模稳态扩散问题中的不确定性,计算。方法应用。机械。工程,1914927-4948(2002)·Zbl 1016.65001号
[46] 山崎,F。;Shinozuka,M.,《非高斯随机场的数字生成》,J.Engrg.Mech。(ASCE),1141183-1197(1988)
[47] 张杰。;Ellingwood,B.,可靠性分析中随机场的正交级数展开,J.工程力学。(ASCE),1202660-2677(1994)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。