超静定结构可靠性分析的一种方法

本文用结构分析的有限元法求得超静定构架结构元件的内力,并用结构刚度矩阵的奇异性来判定结构是否失效.提出了系统地形成结构失效模式中确认主要失效模式的一种新方法,然后根据确认的主要失效模式求得超静定构架结构失效概率的上下限.数值例题表明,方法相当有效.这种方法为需要大量进行可靠性分析的基于可靠性的结构优化设计提供了较好的基础.     

结构系统可靠度约束下的一种结构优化方法

以结构系统的可靠度作为结构优化设计的控制参数。文中的元件内力由有限元法求得，并由计算机自动形成失效模式的安全余量方程；用分枝限界法判认主要失效模式；用ＰＮＥＴ法计算结构系统的可靠度；导出了结构系统可靠度的敏度分析表达式，使高效率进行基于结构可靠性的优化设计成为可能。采用基于约束函数－阶泰劳展开的序列近似规划及非线性规划的对偶理论，导出了求解结构系统可靠度为约束的最小重量设计问题的优化迭代公式。若干例题的计算结果表明，本文提出的方法是相当有效的①。     

串联结构模糊可靠性灵敏度分析的自适应重要抽样法

针对失效边界模糊的串联结构系统,提出了一种模糊可靠性灵敏度分析的自适应重要抽样法.首先采用模拟退火的优化算法,来寻找串联结构各模糊失效模式的最可能失效点,并以各最可能失效点为抽样中心建立相应的子重要抽样函数,由予重要抽样函数建立混合重要抽样函数.然后依据混合重要抽样函数抽取的样本,对串联结构的模糊可靠性灵敏度作估计,推导了估计值的均值、方差和变异系数,并通过变异系数来控制算法的收敛.算例显示所提的基于模拟退火的自适应混合重要抽样法在模糊可靠性灵敏度分析上明显优越于蒙特卡洛法.     

航天飞机薄壁结构的可靠性分析

对航天飞机结构常用的蒙皮骨架组成的薄壁结构,提出一种考虑损伤容限和耐久性设计要求的结构系统可靠性分析方法,以此为航天结构系统的可靠性设计提供参考.对加劲板进行可靠性分析,分析了3种主要破坏模式,得出了损伤容限设计要求下,失效模式表达式及失效概率;同时给出耐久性要求下的主要失效模式和失效概率;最后通过加劲板的损伤容限和耐久性分析及失效模式的相关性分析,得出加劲板结构系统的可靠性.分析结果表明:失效模式相关性对系统可靠度影响很大,因而航天飞机薄壁结构的可靠度计算的关键是损伤容限和耐久性失效模式及相关性分析,另外桁架的载荷集中系数对可靠性影响也必须引起重视.     

基于系统可靠度指标的建筑框架结构设计

现行建筑结构设计规范是基于结构构件的可靠度计算,没有很好的考虑结构的系统性,不能准确地反映结构整体的可靠性．为此,本文提出了结构体系抗力调整法．该方法把结构体系可靠性分析和结构体系可靠度调整分2步来完成,根据结构各失效模式的可靠指标和相应的目标可靠指标的比值作为确定抗力调整的主要依据,进行结构各失效模式可靠度的分配和调整,从而以结构体系可靠度指标为参数直接进行建筑结构设计．该方法有效克服了结构设计调整过程中的盲目性,简化了可靠度的计算方法,是一种比较简便实用的结构可靠性设计方法．通过对框架结构体系的可靠性进行分析可以看出,只需要少数主失效模式就能计算出该体系的失效概率,计算结果误差小,能够满足工程设计要求．     

结构最弱失效模式组的优化及投资-效益模型

为工程提出了一种投资-效益模型的结构评估方法.基于结构体系最弱失效模式分析的理论,应用优化和控制方法研究结构体系可靠度设计.根据结构体系可靠度失效模式的概率特征,引入结构体系最弱失效模式理论,提出了优化设计结构体系的最弱失效模式组来实现提高结构体系可靠度目标;基于各最弱失效模式对应的可靠指标矢量与各基本变量的关系,确定主要影响因素;提出了一种基于结构最弱失效模式组的投资-效益优化模型,并通过实际算例进行验算.该方法可以较好地计算结构费用,基于结构最弱失效模式组的投资效益模型的优化可以达到优化结构的目的,该研究对结构体系可靠度分析与设计的基础研究具有一定的意义.     

基于体系可靠性的随机桁架结构优化设计

建立了具有位移和体系可靠性约束的随机桁架结构优化设计数学模型，利用基于随机因子的有限元法对结构进行了可靠性分析．由于优化中处理结构体系可靠性约束较困难。提出了一种通过可靠度分配和再分配的方法。将给定体系失效概率依据结构敏度信息分解成为各杆件单元失效概率之和。解决了基于体系可靠性优化中关于可靠性求解的难点．     

基于未确知理论的机械结构能度可靠性方法

针对机械设备结构在可靠性评估时由于客观原因的限制和影响,试验数据处于小样本或贫信息的情况下,可靠性计算结果与实际情况有较大差别,提出了基于未确知理论的能度可靠性分析方法.其采用优化准则法选取可能的临界元,用增量载荷法确定主要失效模式的极限状态方程,应用未确知理论拟合结构所受载荷分布的数学特征值.通过实例分析,得出某企业桥式起重机的失效可能度.并通过算例说明,采用本方法计算可提高结构的可靠度.     

大型舰船结构的可靠性研究

对具有多随机变量的大型船舶结构可靠性分析中的力学模型选取、安全余量建立、安全余量的敏度分析、减缩刚阵和反向节点力的公式推导等问题进行了研究.设结构是空间理想弹塑性梁板体系,以杂交梁元和加筋板格元来模拟三维结构体系,采用随机有限元计算结构系统的响应量;用验算点法计算失效模式安全余量的可靠性指标;用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,通过对主要失效模式方程的线性化研究,计算各主要失效模式安全余量之间的相关系数;然后用PNET法计算结构系统的可靠性指标.在可靠性分析过程中,用随机有限元法对安全余量进行敏度分析,在提高可靠性分析效率的同时,也能指导设计,是必要而又十分有效的手段.最后给出了一个船舶的结构的算例,说明分析的有效性.分析表明,这些研究可提高具有多随机变量的大型结构系统可靠性分析的计算精度,为复杂结构系统可靠性分析奠定了一定的理论基础.     

综合的结构可靠度函数预测模型

基于结构产品的现场失效数据样本较少以及物理结构模型可靠性评估存在误差,建立了综合考虑失效数据和结构失效模式及衰退机理的结构可靠度函数预测模型。采用一阶可靠性方法(FORM)进行物理结构可靠度评估,将失效数据方法得到的可靠度和物理结构方法得到的可靠度作为输入进行模糊回归,估计概率分布参数。建立的可靠度函数预测模型能较精确地预测结构产品随时间变化的可靠度,为结构产品的可靠性设计以及维修策略的制定奠定了理论基础。通过实例验证了该模型的可行性。     

系统可靠度约束下平面框架结构的优化设计

以结构系统的可靠度作为结构优化设计的控制参数，用分枝限界法判认主要失效模式。用ＰＮＥＴ法计算结构系统的可靠度，导出了平面框架结构系统可靠度的敏度分析表达式。     

冗余桁架结构的故障分析

本文对冗余桁架结构进行了在外载荷作用下的故障分析.运用分枝限界的方法,只计算主要故障模型,求出结构故障概率的上、下限.最后通过数值例子,说明上述分析方法的有效性.     

刚架结构体系可靠度分析与优化方法

以结构体系的可靠度指标作为结构优化设计的控制参数.首先利用分支 界约法寻找结构的主要失效模式,同时采用条件概率法求解结构体系可靠度指标并给出了结构体系可靠度的敏度表达式.然后采用最佳矢量法求解结构体系可靠度指标约束下的最小重量优化设计问题.最后给出了平面刚架计算实例,计算结果表明了方法的有效性,该法也可推广用于空间结构.     

基于可靠性的结构优化设计方法

本文研究在满足可靠性要求时的结构优化设计方法。首先分析结构的主要破坏模式,对每一个主要破坏模式用可靠性指标表示结构的可靠度。可靠性指标是设计变量的函数,将其线性化,在各主要破坏模式的可靠性指标均满足要求的条件下,使结构重量最小,形成一个线性规划问题。由此解出结构满足可靠性要求的优化设计变量。进而考虑各主要破坏模式的相关性,检查结构的可靠度能否满足要求,并对优化设计变量进行修正。通过算例证实本文提供的方法是在满足可靠性要求时结构优化设计的有效的工程方法。     

抗震结构的优化设计

本文以近十年来我院抗震结构优化设计的研究成果为例简要地介绍了抗震优化的理论和方法。首先指出了抗震结构优化设计的数学模型是有时间参数约束的非线性规划问题,它可以简化为不含参数约束的问题来求解.然后,以剪切型框架抗震优化为例给出满约束设计的概念和方法;以平板网架抗震优化为例介绍了用最大总应变能为优化目标的一种抗震优化方法;以桁架与钢筋混凝土烟囱抗震优化设计为例阐述了抗震优化设计非线性规划解法的特点.最后用剪切型框架抗震优化设计为例介绍了如何建立和应用抗震经验优化规律。     

大型空间桁架结构装配序列的分层规划方法

为了自主规划空间在轨装配任务的装配序列,结合大型空间桁架结构的固有分层特性,提出了一种基于连接矩阵的分层规划方法.根据连接矩阵的定义和分层规划的基本原理,通过分析几何结构单元之间普遍的三种连接方式,提出了相应结构的连接矩阵建立方法和规则,来组织低层规划;通过对大型结构进行结构分析,运用桁架结构几何原理,建立整个结构的连接矩阵,来实现高层规划,并以常见的空间桁架结构为例进行了说明,从几何特性角度,讨论了该方法的普遍性.