同时考虑结构系统强度和疲劳的可靠性分析

在以往的结构可靠性分析过程中,结构系统的静载和疲劳载荷失效情况大多是分别考虑的,这与许多实际工程结构(如船舶等结构)是不相符的.根据疲劳载荷造成的疲劳累积损伤对结构极限承载力的影响情况,研究了结构承载能力的可靠度计算方法.以结构累积损伤和结构初始抗力的形式给出了一个综合结构抗力变化历程的等效抗力,讨论了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的两种失效模式,并考虑了二者之间的相关性对结构系统可靠性的影响;用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,并用二阶矩方法计算各失效模式的可靠性指标;然后用PNET法计算结构系统可靠性.算例表明,虽然分别考虑静载或疲劳载荷作用下的结构系统可靠性较高,但综合考虑两种失效状态时,结构系统可靠性却较低.即疲劳累积损伤会降低结构的极限承载能力可靠性.因此,对结构系统同时考虑强度和疲劳的可靠性分析是必要,是符合工程实际的.     

基于累积损伤的结构系统时变刚度可靠性分析

基于累计损伤的结构系统时变刚度可靠性分析,对设计寿命期内结构系统刚度可靠性指标的影响非常重要.根据疲劳载荷造成的累积损伤对材料极限应力的影响,结合材料强度与弹性模量之间的关系,给出了结构构件在基于累积损伤下剩余弹性模量的表达式,并导出了在外载作用下刚度失效时安全余量的具体表达式.采用改进的一次二阶矩方法求解可靠性指标,用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,然后用PNET法计算结构系统可靠性.数值算例表明,结构系统在设计寿命内虽然满足了系统疲劳可靠性的要求,但随着使用寿命的增加,结构系统刚度可靠性下降,当疲劳载荷循环次数大于一定值时,结构系统结构刚度可靠性不能满足设计要求.因此,该方法为设计人员综合考虑结构系统可靠性提供理论依据.     

静载和疲劳荷载共同作用下结构可靠性优化设计

通过对静载和疲劳载荷共同作用下结构系统的可靠性分析,得到了结构系统可靠性指标的计算式,并将可靠性指标作为约束函数建立优化模型,对结构的重量进行优化.采用改进的遗传算法进行结构优化设计,通过对编码方式和遗传算子的改进,使收敛性能大大改善,提高了局部搜索能力.算例表明,改进的遗传算法是一种解决静载和疲劳荷载共同作用的高效结构优化方法.     

基于概率疲劳累积损伤理论的构件抗力衰减分析

本文首先研究了疲劳载荷作用下你件抗力随损伤发展而衰减的规律，建立了抗力衰减的模型；然后应用概率疲劳累积损伤理论和随机损伤发展模型，在考虑载荷的随机性和损伤发展本身固有的随机性的基础上，得到了构件抗力衰减过程的统计矩，为分析结构在使用期间的服役可靠性提供了初步可用的结果。     

基于雨流计数变程的疲劳可靠性仿真研究

为评估单个构件在随机载荷作用下的疲劳可靠性,基于应力时间历程的雨流计数变程利用应力-强度干涉理论和Dirlik雨流计数变程的概率密度表达式,假设疲劳极限服从正态分布,得出结构具有无限寿命的可靠度.利用Miner损伤累积理论,假设疲劳寿命服从对数正态分布,考虑Dirlik表达式的参数和损伤累积临界失效值的分散性,假设其服从正态分布,使用Monte-Carlo模拟法获得结构有限寿命下的可靠度.结果显示,虽然应力时间历程的最大范围值大于结构的疲劳极限,但是当其大部分应力小于疲劳极限时,结构仍具有较高的无限寿命可靠度;而有限寿命下的可靠度显示,尽管单个应力时间历程下结构具有较高的无限寿命可靠度,但是经过多次循环后其不发生疲劳失效的可靠度将逐渐降低.     

有限体积法的实体结构疲劳可靠性分析

为了提高实体结构系统疲劳可靠性的计算效率,本文采用有限体积法研究了实体结构系统的疲劳可靠性问题。通过依据累积损伤模型对结构元件的疲劳可靠性进行分析,建立了实体结构系统的分析模型,分析了实体结构系统疲劳失效机理和判别方法。本文利用改进的分支限界法搜索了结构系统的主要失效模式,采用简化的疲劳可靠性分析方法计算了结构系统的疲劳可靠度。通过算例分析,得到的结构系统疲劳可靠度的计算结果在简单界值法的估算范围内,且随着疲劳载荷循环次数的增加可靠度不断减小。该计算结果的趋势是正确的、符合客观实际的,证明了提出方法的正确性,为结构系统疲劳可靠性分析提供理论基础。     

基于损伤累积理论的多轴疲劳寿命预测方法

为估算工程构件的疲劳寿命,建立一种基于损伤累积理论的多轴疲劳寿命预测方法.利用有限元法和疲劳损伤累积理论对6种损伤参量进行修正,计算得到在单轴、双轴比例、双轴非比例、三轴比例和三轴非比例循环载荷作用下疲劳损伤累积规律,建立一种幂指数形式的损伤演化方程,估算疲劳寿命,并与试验结果进行比较.计算结果表明:单轴疲劳载荷作用时,损伤累积规律是线性的;多轴疲劳载荷作用时,损伤累积规律是非线性的;由这种方法预测的双轴比例、非比例加载的疲劳寿命与试验值吻合得很好.得到一种可解决三轴非比例加载疲劳问题的寿命预测方法,这种方法所需由试验确定的常数少.     

电液伺服脉动疲劳试验加载系统及其应用

为了研究不同材料组成、不同结构形式的缩尺及足尺构件的疲劳力学性能,通过介绍500 k N电液伺服脉动疲劳试验加载系统的机械主体结构和基本功能、技术性能、控制器和控制软件,对电液伺服脉动疲劳试验加载系统的使用做出充分说明,采用多功能的电液伺服脉动疲劳试验加载系统对构件进行静载试验和动态试验,并通过对使用电液伺服脉动疲劳试验加载系统进行的典型静载试验和疲劳试验介绍,说明电液伺服脉动疲劳加载系统均符合静载试验和动载试验要求.     

缺口件疲劳损伤累积规律的研究

为解决传统疲劳方法对于缺口件疲劳寿命估算不准确的问题,引入疲劳损伤累积的概念.利用有限元分析方法,计算了中心圆孔试件在4种疲劳载荷作用下缺口处的应力-应变响应.采用坐标变换的方法得到缺口处在4种疲劳载荷作用下任意材料平面上的应力、应变分量.选取6种损伤参量进行研究,计算得到6种损伤参量随截面位置的变化情况,进而可以确定最大疲劳损伤.为了获得6种损伤模型的累积规律,计算在不同循环内的最大累积损伤,进而获得最大疲劳累积损伤与循环次数的关系.结果表明:中心圆孔缺口件在4种疲劳载荷作用下6种损伤模型的累积规律都为线性.以该结论为基础可估算缺口件的疲劳寿命.     

东风—12型旋耕机刀轴疲劳寿命分析

讨论了构件在复杂载荷作用下其疲劳寿命的估算问题和根据线性累积损伤理论,通过引入当量载荷推导出构件在弯扭载荷作用下的疲劳寿命估算式,并利用刀轴弯扭载荷谱估算了刀轴的疲劳寿命,为刀轴的改进设计提供了理论依据。     

基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度研究

目前桥梁可靠度分析中缺乏对桥梁实际失效模式的分析和资料,使得传统的体系可靠度分析思路对桥梁进行评估带有很大的不确定性,因而本文根据桥梁结构可靠度理论与结构地震易损性的研究现状,并结合传统可靠度分析中的现有观念与常用方法,提出了基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度方法.该方法利用结构易损性分析的优势,根据选定的损伤准则来计算结构不同构件在随机荷载下的失效概率,能够给出结构各个构件的易损性曲线来判定出结构的最不利位置,从而为随后的结构体系可靠度分析提供便利.本文以地震荷载为例,给出了基于结构易损性分析思路的桥梁可靠度分析实例,以便具体地阐述这种思路.     

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.     

Generating function approach to reliability analysis of structural systems

The generating function approach is an important tool for performance assessment in multi-state systems. Aiming at strength reliability analysis of structural systems, generating function approach is introduced and developed. Static reliability models of statically determinate, indeterminate systems and fatigue reliability models are built by constructing special generating functions, which are used to describe probability distributions of strength (resistance), stress (load) and fatigue life, by defining c...     

加强纤维复合材料板结构的可靠性分析

采用正规化处理技术而使量纲统一的方法,推导了一种计算复合材料层合板应力效应的方法,利用这种方法直接建立了外载荷和各单层板应力之间的关系,减免了中间繁琐的计算过程。而各单层板的应力是通过摄动随机有限元（ＳＦＥＭ）得到的,ＳＦＥＭ能够比较精度地反映载荷的不确定性和材料性的不均匀性对结构的影响,而这种影响是通过单元应力的均值及其协方差来反映的的,这后,再把这些应力效应应用到结构可靠性的分析计算中,以结构     

高效识别结构主要失效模式的方法

寻找主要失效模式是结构系统可靠性分析十分重要而又非常困难的工作．该文对提高大型结构系统可靠性分析时寻找主要失效模式方法的效率问题进行了研究．在分枝限界法的基础上,根据失效路径的失效概率对系统失效概率贡献的大小来判断失效路径是否是主要失效模式的方法．使主要失效模式的判别效率与准确程度大幅度提高,通过例题证明了该方法的有效性．该研究为实现大型实际结构的可靠性分析奠定了一个良好的基础。     

单子样结构试验可靠性评估

提出了与试验件关键部位测量结果及可靠性分析计算方法相结合的小子样试验可靠性综合评估方法。阐明了基本概念。提出了试验分别至出现破坏与未出现破坏两种试验结果情况下的相应的可靠性综合评估方法。给出了具体典型方法与算例。最后提出了将来发展的方向。     

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．