半刚接钢框架系统刚度的可靠性分析

将梯度优化法与有限元法相结合,探讨了隐式功能函数可靠度算法,通过算例对比分析半刚接与刚接钢框架系统刚度的主要失效模式,同时用PNET法探讨了节点转动刚度和P-Δ二阶效应对结构系统刚度可靠度的影响.结果表明,半刚接与刚接钢框架的系统刚度的主要失效模式基本一致,层间位移较大形成了结构系统刚度的主要失效模式;半刚性连接对结构系统刚度可靠度的影响较大,并且增大了P-Δ二阶效应的影响.     

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。     

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。     

I型截面框架结构基于可靠性的优化设计

以结构系统的可靠度作为结构优化设计的控制参数。用改进的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。结构可靠性分析中考虑了轴力效应。导出了平面框架结构可靠度的灵敏度分析表达式。     

框架结构体系可靠度的最优分配

本文采用框架结构的层间失效模式，将框架结构看作是一个失效相关的串联体系，建立了框架结构体系可靠度的计算模型。同时，在结构体系可靠度一定的条件下，以层间刚度作为优化变量，对框架结构进行了可靠度的最优分配，使整个结构的造价最低。这样的设计方法可以充分发挥材料的抗力，达到节少材料的目的，显著，本文方法是对现有工程结构可靠性设计方法的一种改进。     

框架结构体系可靠度的最优分配

本文采用框架结构的层间失效模式，将框架结构看作是一个失效相关的串联体系，建立了框架结构体系可靠度的计算模型。同时，在结构体系可靠度一定的条件下，以层间刚度作为优化变量，对框架结构进行可靠度的最优分配，使整个结构的造价最低。这样的设计方法可以充分发挥材料的抗力，达到节省材料的目的，显然，本文方法是对现有工程结构可靠性设计方法的一种改进。     

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.     

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.     

斜拉桥体系可靠度分析

针对大跨度斜拉桥体系可靠度分析中由于失效模式众多带来的困难,结合某独塔斜拉桥的工程实例,应用β约界法搜索对结构失效概率起关键作用的主要失效模式,研究了斜拉桥2级体系可靠度.在搜索主要失效模式的各失效历程中,采用梯度分析随机有限元法计算斜拉桥主塔、主梁和斜拉索各个单元的可靠度指标,应用β约界法确定失效候选单元,将斜拉桥结构体系的失效等效为一个由若干并联子系统构成的串联系统.计算结果表明,斜拉索的失效对整个斜拉桥结构体系的失效起控制作用.     

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.     

现有堤防的可靠性及其设防水平的费用效益分析模型

根据工程结构可靠性分析的基本原理,提出了现有堤防工程结构主要的失效模式,研究了现有堤防结构的条件失效概率及其系统的可靠度计算模型.对现有堤防工程的失效条件概率进行了定性分析,并提出了其系统可靠度的点值计算方法;提出了一个基于可靠度提高的现有堤防工程设防水平的费用效益模型,分析了模型中的费用效益参数与其可靠度之间的关系,并建议了基于可靠性有关参数的计算方法.在上述研究的基础上,给出了一个堤防加高的决策分析例题.研究的结论可供在选择堤防工程加高的设防洪水标准时使用.     

工程并联子系统的优化

本文分析了工程大系统中并联子系统存在的可能性。论述了工程系统的优化问题可以归结为工程系统的可靠度(或失效概率)最优分配问题。在假设各结构子系统相互统计独立的条件下给出了二种情况下并联子系统各结构最优可靠度的决策方法,一种情况是在给定并联子系统失效概率条件下,使该子系统总投入(包括造价和损失期望)最小;一种情况是在给定总投入条件下使并联子系统失效概率最小,这是互为对偶的两个问题。最后给出了计算例题。计算结果表明,本文所建立的并联子系统优化数学模型是正确的。     

Ⅰ型截面框架结构基于可靠性的优化设计

以结构系统的可靠度作为结构优化设计的控制参数.用改进的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.结构可靠性分析中考虑了轴力效应.导出了平面框架结构可靠度的灵敏度分析表达式.提出最佳矢量型算法,有效地求解了Ⅰ型截面框架结构在系统可靠度约束下的最小重量设计问题;且在其中通过变量连接考虑了薄壁梁的稳定性要求.计算了若干例题,其结果说明了方法的有效性.     

不变刚阵法在复合材料层压结构失效分析中的应用

采用不主刚阵法计算复合材料层压结构的失效模式，即将结构的刚度变化问题转化为力的变化问题，用施加等效附加力的办法替代破坏单元的刚度削弱效应，从而保证结构刚度矩阵不变，使得只进行一次原结构总赐分解就可求得层压结构的各种失效模式。     

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.     

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．     

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.     

有软弱下卧层时地基承载力的可靠度分析

当地基受力层范围内有软弱下卧层时,对地基承载力进行可靠度分析应该综合考虑地基持力层承载力失效和软弱下卧层承载力失效两种失效模式。基于可靠度理论,通过建立持力层和软弱下卧层承载力的极限状态方程,用JC法分别计算了两种失效模式的可靠指标,然后将两种失效模式视为串联系统,用一个等效的极限状态方程来计算整个串联体系的可靠指标,得到了有软弱下卧层时地基承载力的体系可靠度指标。通过与均值法计算结果的比较,说明可靠度分析方法是合理和必要的。     

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.     

具有中介状态和失效相关时 表决工程系统的可靠性分析

传统的模糊可靠性理论由于引入了模糊工作状态,因素处理方法不断细化,使得分析模型越来越复杂,计算方法过于烦琐,难以为工程实际所应用,特别是对于表决工程系统。采用具有“安全-中介-失效”三级工作模式的单元和系统的可靠性分析方法,运用随机事件的S并运算和T交运算规则,给出了具有中介状态的表决工程系统可靠性向量的计算方法和步骤,可靠性分析的结果是求出系统的安全概率（可靠度）PR、中介概率PM和失效概率PF,并构成可靠性向量［PR,PM,PF］。同时考虑了系统各单元间失效相关性问题,合理地给出单元间的失效相关性参数λ∈［0,1］之值,并利用Sλ和Τλ算子计算考虑各结构失效相关性时表决工程系统的可靠性向量。