基于未确知信息的复杂结构能度可靠性分析

针对钢结构系统的模糊能度可靠性分析中需要较大数据量的问题,提出了基于未确知数学理论处理载荷分布规律的一种新方法, 即用未确知有理数表示载荷变量来计算变量的特征值。未确知有理数为最常用的离散型未确知数, 可以较为精细地刻画具有不确定性的量, 避免只用单一实数点值来表示这种量时产生的信息遗漏和失真。复杂模糊结构系统的可靠性分析中,对含有多个可能失效模式的大型复杂结构系统进行可靠性计算是个难点。采用结构的能度可靠性模型,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,在确定的截集水平下,确定了系统钢结构可靠性指标。通过未确知数学理论和能度可靠性模型的巧妙结合,解决了上述难点并使计算结果更接近实际真值。为工程复杂结构系统可靠性分析探索一种新型的计算模式和方法。      

基于未确知信息的复杂结构能度可靠性分析

针对钢结构系统的模糊能度可靠性分析中需要较大数据量的问题,提出了基于未确知数学理论处理载荷分布规律的一种新方法, 即用未确知有理数表示载荷变量来计算变量的特征值.未确知有理数为最常用的离散型未确知数, 可以较为精细地刻画具有不确定性的量, 避免只用单一实数点值来表示这种量时产生的信息遗漏和失真.复杂模糊结构系统的可靠性分析中,对含有多个可能失效模式的大型复杂结构系统进行可靠性计算是个难点.采用结构的能度可靠性模型,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,在确定的截集水平下,确定了系统钢结构可靠性指标.通过未确知数学理论和能度可靠性模型的巧妙结合,解决了上述难点并使计算结果更接近实际真值.为工程复杂结构系统可靠性分析探索一种新型的计算模式和方法.     

一种含混合变量的结构可靠性分析方法

提出含模糊变量和区间变量的结构可靠性分析方法.基于能度可靠性理论,建立含模糊变量和区间变量的结构可靠性模型,采用最小模糊可靠性指标及最大失效可能度作为含混合变量结构的可靠性度量,给出两种度量指标在特殊情况下的解析求解方法及复杂情况下的优化解法.两个实例计算表明文中方法有效可行.     

枚举结构主要失效模式的改进分枝限界法

在对大型复杂结构进行可靠性分析时，主要失效模式的枚举对于确认结构的危险部位以及提高结构系统失效概率的计算效率具有非常重要的意义。文中对分枝限界法进行改进。改进后的分枝限界法可以删除“伪失效模式”和重复的失效模式，降低了枚举次要失效模式的可能性，提高了枚举主要失效模式的效率。     

机械模糊可靠性仿真

本文将计算机仿真技术用于机械模糊可靠性分析中，建立了机械零件及机械系统的模糊可靠性仿真模型，给出了模糊可靠性仿真的一般方法，该方法适用于任意隶属函数、任意参数分布、零件间或失效模式间存在相关性的一般机械零件和机械系统的模糊可靠性分析。     

结构区间可靠性分析的可能度法

在进行结构可靠性分析时,将影响结构功能的不确定性设计变量用区间数描述,建立结构可靠性分析的区间应力－区间强度干涉模型。针对两个区间变量情况的区间应力－区间强度干涉模型,定义了结构安全可能度和失效可能度,形成在设计变量分布形式已知或未知时都适用的结构区间可靠性分析的可能度法,建立了结构区间可靠性分析的可能度准则。分析了结构区间可靠性分析可能度法具有的良好数学性质。在已知设计变量在区间取值范围内都服从均匀分布的前提下,研究了结构安全可能度和概率可靠度的关系,认为结构安全可能度可以对结构安全或可靠的程度做出合理的估计。算例验证了区间可靠性分析可能度法的有效性。     

结构系统广义可靠性及其数值仿真

建立了结构系统广义可靠性分析模型。根据随机变量可能同时具有随机性和模糊性的特点，分别提出了模糊强度一随机应力、随机强度一模糊应力和模糊强度一模糊应力情况下的模糊可靠性分析方法。同时，建立了结构系统为独立单元部件串联或并联组成的模糊可靠性分析模型。考虑到不同模糊随机变量组合下的可靠性积分一般不存在解析解的情况，提出了用仿真法计算可靠度数值解，并阐述了数值仿真的基本原理和步骤。     

结构振幅过载失效模糊可靠性分析研究

机械构件的疲劳失效相当大一部分是由其振动导致的,但是在考虑机械构件振动可靠性时,忽略了振幅在振动可靠性研究中的重要性。一般情况下,结构在受到激励后,在没有发生共振时振幅就已经过载,使得结构失效或导致系统无法正常工作。本文基于振幅过载失效的常规设计准则,综合考虑振动过程中存在的模糊因素,引入可靠度隶属函数,分别建立了单自由度结构系统和多自由度结构系统振幅过载模糊可靠性分析的数学模型。通过算例演示了模型的计算结果,并与常规振动可靠性算法结果做比较分析,验证了理论的合理性。     

结构区间可靠性分析的可能度法

在进行结构可靠性分析时,将影响结构功能的不确定性设计变量用区间数描述,建立结构可靠性分析的区间应力-区间强度干涉模型。针对两个区间变量情况的区间应力-区间强度干涉模型,定义了结构安全可能度和失效可能度,形成在设计变量分布形式已知或未知时都适用的结构区间可靠性分析的可能度法,建立了结构区间可靠性分析的可能度准则。分析了结构区间可靠性分析可能度法具有的良好数学性质。在已知设计变量在区间取值范围内都服从均匀分布的前提下,研究了结构安全可能度和概率可靠度的关系,认为结构安全可能度可以对结构安全或可靠的程度做出合理的估计。算例验证了区间可靠性分析可能度法的有效性。     

应用模糊方法计算构件振动可靠性

分析影响构件振动可靠性的不确定性和模糊性因素，定义构件振动模糊安全状态，构建构件振动的模糊共振失效区域及相应的隶属函数、模糊强度失效区域及相应的隶属函数，建立构件振动可靠性计算的模糊模型，并将其应用于某航空发动机压气机、涡轮叶片的振动可靠性计算。研究结果表明，应用模糊方法评估构件振动可靠性是可行的。     

概率模型含模糊分布参数时的模糊失效概率计算方法

在缺乏足够数据或信息不完整的情况下，给出失效概率的界限或范围，比给出一确定的单值具有更高的可信度。文中提出概率模型的分布参数为模糊变量时结构模糊失效概率的计算方法。不同于一般的模糊失效概率模型，文中给出的失效概率本质上是模糊的。可根据模糊参数的可能性分布给出模糊失效概率的可能性分布。算例分析表明，当概率模型参数为模糊变量时，结构的失效概率具有较大的分散性。说明还模糊概率以其“模糊”的本来面目，可为分析和设计决策提供更全面、更真实的有用信息。     

NUMERICAL SIMULATION ALGORITHM FOR RELIABILITY ANALYSIS OF COMPLEX STRUCTURAL SYSTEM BASED ON INTELLIGENT OPTIMIZATION

An efficient importance sampling algorithm is presented to analyze reliability of complex structural system with multiple failure modes and fuzzy-random uncertainties in basic variables and failure modes. In order to improve the sampling efficiency, the simulated annealing algorithm is adopted to optimize the density center of the importance sampling for each failure mode, and results that the more significant contribution the points make to fuzzy failure probability, the higher occurrence possibility the points are sampled. For the system with multiple fuzzy failure modes, a weighted and mixed importance sampling function is constructed. The contribution of each fuzzy failure mode to the system failure probability is represented by the appropriate factors, and the efficiency of sampling is improved furthermore. The variances and the coefficients of variation are derived for the failure probability estimations. Two examples are introduced to illustrate the rationality of the present method. Comparing with the direct Monte-Carlo method, the improved efficiency and the precision of the method are verified by the examples.     

随机结构系统振动的频率可靠性分析

根据随机结构的固有频率与激振频率差的绝对值不超过规定值的关系准则，定义随机结构振动问题的可靠性模式和系统的可靠度，提出避免共振的频率可靠性分析方法，应用随机摄动技术和可靠性理论，对随机结构系统共振问题的准失效分析方法进行探索。     

系统可靠性灵敏度分析方法及其应用研究

基于已有的单个失效模式可靠性灵敏度分析,建立多模式串、并联系统失效概率对基本变量分布参数的灵敏度分析方法,着重研究多模式并联系统可靠性灵敏度分析的近似方法.该方法以数字模拟为基础,根据样本点对系统失效概率的贡献,对计算失效概率的所有样本点进行筛选,并由筛选出的样本点线性回归模拟并联系统失效域,得到等价的单个线性极限状态方程,从而将多模式并联系统的可靠性灵敏度分析等价转换为单个模式的灵敏度分析.对于多模式串联系统的可靠性灵敏度分析,文中采用的方法是将串联系统的失效概率精确转换成单个模式失效概率与多个模式并联系统失效概率的代数和,然后逐项进行灵敏度分析,进而得到串联系统的可靠性灵敏度.对于结构系统的极限状态方程含有复杂综合随机变量的灵敏度分析问题,提出一种基于二次回归分析的近似处理方法,通过推导的综合随机变量分布参数对基本变量分布参数的偏导数公式和复合函数求导法则,最终得到复杂多模式系统失效概率对基本变量分布参数的灵敏度.文中用理论数值算例验证所提算法的精度与可行性,并将所提方法推广应用到工程算例中,验证其工程应用价值.     

Methodology to Estimate Remaining Service Life of Steel Structure by Possibilistic Reliability Theory

Steel structure system of crane deteriorates over time due to environmental effects,material fatigue,and overloading.System structural reliability and remaining service life assessment methods are developed during the few decades.But until now estimating remaining service life methods of crane steel system by reliability theory begin to develop.Safety assessment of existing steel structure system requires the development of a methodology that allows for an accurate evaluation of reliability and prediction of the remaining life.Steel structures are the supporting elements in the special equipment such as hoisting machinery.Structure reliability and remaining service life safe assessment are important for steel structures.For finding the reason which caused the failure modes(such as fatigue strength failure,stiffness failure and stability failure),incremental loading method based on possibilistic reliability is applied into dynamic structure failure path research.Through reliability analyzing and calculating for crane,it is demonstrated that fatigue damage is the most common failure mode.Fuzzy fatigue damage accumulation theory is used for basis theory and Paris-Eadogan equations are used for mathematical modeling.All fatigue parameter values of the welding box girder of bridge cranes are determined and fatigue remaining life formulas are deduced.After field test and collecting working parameters of numerous cranes,typical fatigue load spectrum was compiled for the dangerous point of box girders used in the area.Fatigue remaining life is assessed for different types and lifting capacities.Safety for steel structure system of bridge crane is assessed by two quantitative indexs:reliability and remaining life.Therefore,the evaluation means is more comprehensive and reasonable.The example shows that the two quantitative indexs are mutually correlated.Through analyzing the 120 t-22.5 m bridge crane of a certain enterprise,a new methodology to estimate remaining service life of steel structure by possibilistic reliability theory is introduced for safety evaluation of structure system.     

结构可靠性分析的概率和非概率混合模型

在结构可靠性分析中需要合理地定量处理影响结构性能的诸多不确定性。不确定性的模拟既可以是概率的，也可以是非概率的。文中简要介绍结构可靠性分析的概率方法和基于区间模型的非概率可靠性方法。提出结构可靠性分析的概率和非概率混合模型。通过两级功能方程的逐次建立及可靠性分析，给出结构可靠的概率度量。实例分析说明在结构可靠性分析中，应根据不确定性的产生机理及所掌握的数据信息合理地选取分析模型。     

基于模糊失效准则的机械结构广义静强度的模糊可靠性计算理论

结构的常规可靠性分析是基于要概率论的。然而,在结构可靠性分析中模糊性是固有的。其主要表现在不仅影响结构可靠性的一些基本变量存在模糊性,而且结构的“安全（安全）”与“失效”之间往往秒存在清晰的界限。为此,在介绍了结构可靠性的基本概念之后,分析了影响结构可靠性的不完善性和模糊性因素,提出了结构模糊可靠性计算的统一模型,定义了模糊安全状态的三种不同形式,建立了以状态变量表示模糊安全状态时的广义静强度模糊     

地铁车门故障模式的可靠性评估

车门系统是地铁列车的关键子系统,对其进行可靠性评估从而确定危害性较大的故障模式有助于提高车门的可靠性和改善车门维修决策。由于车门故障数据的不足,难以对风险因子及其权重进行准确评价而导致车门可靠性评估存在模糊性,故引入模糊理论构建模糊TOPSIS方法并应用于车门故障模式的可靠性评估中。对风险因子进行模糊评价得到加权决策矩阵,应用加权决策矩阵计算每一个故障模式到正负理想方案的相对贴近度,得出了EDCU功能失效、螺母组件破损和行程开关S1破损对车门危害性较大的评估结果。分析结果与专家经验一致,为车门的设计与维修决策提供了技术支持。     

自动开封盖装置的故障分析与可靠性改善

自动开封盖装置是核电厂固体废物处理系统的核心设备，用于对贮存中、低放射性废物的400L金属桶进行开盖和封盖。是复杂的机电一体化设备，其可靠性直接影响废物桶封装过程的安全性，以及固体废物处理系统的稳定运行。针对设备功能和机械结构，采用故障模式及影响分析方法，对该设备的所有可能的故障模式、原因及其影响进行了分析，找出了产品功能设计的缺陷与薄弱环节，并提出了设计预防和改进措施，为提高产品的可靠性提供了依据。