结构体系可靠度分析的失效模式识别方法

本文分别对极限状态体系和网络评估体系这两大类体系失效模式的判别方法进行简单地介绍,对每一种判别方法的特点进行总结,并对该领域的研究成果进行了比较系统的分类和阐述。     

结构系统可靠性理论:进展与回顾

本文简要介绍了结构系统可靠性理论的发展历史和相关的研究成果,对几个时期有代表性的重要贡献进行了系统的回顾和总结,分析了它们之间的相互关系和发展沿革,在此基础上,建立了结构系统可靠性分析的统一理论。     

重工业污染区输电线路杆塔防腐蚀涂层配套体系的选用

为了给重工业污染区输电线路杆塔钢构件提供既耐蚀、又耐候的防护,选用经过特殊改性研制的低表面处理底漆与高性能中间漆及面漆组成配套涂层体系,通过实验室模拟试验以及现场挂片暴晒试验研究了该配套涂层体系在强腐蚀介质环境中的耐蚀性能和耐候性能.结果表明:防锈底漆+环氧云铁中间漆+丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆的配套涂层体系具有优良的耐盐雾腐蚀性能和耐海洋大气腐蚀性能,可以满足重工业污染区输电线路杆塔对于现场修复施工与重防腐蚀性能的双重要求.     

工程结构体系可靠度分析的最新研究进展

主要失效模式的识别是结构体系可靠度分析的难点和关键。该文首先综述了主要失效模式识别的国内外研究现状及存在的缺陷;然后针对传统失效模式识别方法主要依靠工程经验确定约界阈值、难以兼顾计算效率和计算精度的问题,介绍了一种结构体系可靠度分析的自适应动态约界法;同时,针对传统失效模式识别方法的路径依赖性所带来的计算量大、识别效率不高等缺陷,介绍了一种结构体系可靠度分析的无路径依赖性方法;最后通过算例分析,验证了这两种方法的有效性和适用性。     

基于失效边界特性的体系可靠度计算方法

根据各失效模式验算点分布特性的不同,对体系失效边界的特性进行了补充分析。得到了多失效模式下边界不光滑程度较高的原因。另外分析了Gauss-Hermite积分方法求解体系失效概率的适用性问题。然后基于这些特性,提出了一种结合降维分解和梯形积分技术来计算体系失效概率的改进方法。实例分析表明该方法具有较高的精度和效率。     

灾害荷载下结构体系失效模式的相关性及可靠度计算

本文通过引入荷载粗糙度指标,根据有关统计参数讨论了灾害荷载的特性,研究了灾害荷载下结构体系失效模式的相关性及可靠度的近似计算方法,得到了以下结论：灾害荷载下结构体系的失效模式近似完全相关,结构体系可靠度由结构的最弱失效模式决定。     

基于遗传算法的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化

该文提出了一种基于遗传算法（GA）的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化方法。该方法以截面尺寸为优化变量,材料用量为约束条件,最大层间位移角及结构整体损伤指数为算法目标函数,利用基因序列的杂交及变异,实现有利基因的传递。将一5层钢筋混凝土框架结构简化为集中质量体系,验证了优化算法的正确性。以一10层钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例,运用增量动态分析（IDA）,确定其敏感地震动及相应峰值加速度（PGA）,并作为优化过程中的地震动输入。对结构进行静力弹塑性分析,得到其屈服及极限位移,用于计算整体损伤指数。提出了多目标最小值优化问题的线性加权方法,并评价各性能指标的算法收敛性。历经4代共654个随机样本的弹塑性时程分析,结果表明：该方法在不增加材料用量的前提下,使得结构最大层间位移角减少了16.3%,整体损伤值减少了20.8%,各极限状态的年超越概率降低,结构抗倒塌储备系数提高,有效改善了结构的抗震性能。     

高压输电塔-线耦联体系的实用简化抗震计算方法

在现阶段的输电塔线体系抗震设计计算中均不考虑导线对塔的影响,然而大量的研究表明,按照现行<电力设施抗震设施规范>设计的高压输电塔线体系在强震作用下是偏于不安全的.根据5个实际工程,分别建立了高压输电塔线体系的三维有限元模型,并且考虑导线的几何非线性,以模拟两者间振动耦联效应的模型,进而验证输电塔-线耦联体系的简化抗震计算方法.分析结果表明,在纵向振动下,塔线耦联体系有限元模型结果与简化方法计算结果吻合得比较好,最大平均误差在5%以内;在侧向振动下,塔线耦联体系有限元模型结果与简化方法计算结果相差稍大,但最大平均误差也仅约为8%,由于某个输电塔共振引起的,这样的误差在实际工程中是完全可以接受的.最后,这些结果可供编制有关输电塔体系的设计规范提供参考.     

网架结构在地震下的失效模式及其数值表述

通过对地震作用下不同形式的网架结构进行大规模数值计算,以最大节点位移超过结构跨度的1/50为失效准则,分析了其动力失效模式及特征,将决定网架结构动力失效模式的因素提炼为四个方面：结构8P杆件比例、全时程的最大位移、平均单杆塑性应变能以及临失效前平均位移与最大位移的比值。由于网架结构各失效模式之间存在模糊性,利用模糊C-均值方法分析以上四个因素,进而将网架动力失效模式归为三类：失稳型局部失效、强度型整体失效和强度型局部失效。结果表明,模糊C-均值方法可以有效地划分网架结构的失效模式,并将自然语言描述的失效模式转变为数字语言的表述,得到各失效模式的典型数字特征,可用于识别其他网架结构,为结构的性能化设计打下基础。     

考虑主材节点刚域影响的钢管输电塔变截面梁单元有限元模型

为了准确、快捷地计算加劲板和连接板形成的主材节点刚域对输电塔受力的影响,将考虑节点刚域影响的主材视为若干段段不同截面梁单元的组合。首先,推导了主材两端节点刚域横截面转动惯量和面积的公式;然后,根据能量原理,推导了变截面梁单元的单元刚度矩阵,并采用C++语言将它引入开源有限元软件OpenSees;最后,将主材及节点刚域采用变截面梁单元,常截面梁单元,变弹性模量梁单元及壳单元离散的有限元模型计算结果和塔架试验的实测结果进行对比。结果表明：常截面梁单元会低估主材的弯矩和最大正应力,而变弹性模量梁单元会低估输电塔的挠度,均会使设计偏于不安全;变截面梁单元和壳单元的计算结果均实测结果很接近,但前者计算量远小于后者。可见：变截面梁单元有限元模型兼顾了计算效率和精度。     

多失效模式典型结构系统可靠性稳健设计方法研究

应用随机摄动技术与二阶矩方法,结合概率网络估算法（Probability Network Evaluation Technique）,讨论了多失效模式下结构系统的可靠性和可靠性灵敏度问题,并进一步对结构系统的可靠性稳健设计进行了分析。获得了不同失效模式间的相关统计特性,应用概率网络估算法确定了系统的代表失效模式,得出了...     

一种新的体系可靠度的近似计算方法

提出了一种新的体系可靠度的近似计算方法.首先将一个线性失效模式在另一线性失效模式失效前提下的条件失效模式近似为一个等价的线性失效模式,然后利用条件概率的基本原理并结合所推导的等价失效模式的理论表达式,提出了一种并联体系可靠度的近似计算方法,从而将求解一组失效模式交集失效概率的复杂问题转化为求解一组线性等价失效模式失效概率乘积的简单问题.由于串联体系以及串并联混合体系均可表示为一系列失效模式交集的线性组合,因此方法可以很方便地应用于串联体系以及串并联混合体系的体系可靠度计算.此算法计算过程简单、计算量小、计算精度高,适合于大型结构体系的体系可靠度计算.     

大跨越输电塔线体系的地震响应研究

大跨越输电塔线体系塔身极高,塔线耦合作用显著,抗震分析时需采用精细的三维有限元方法。针对某大跨越输电塔线体系,采用振型分解反应谱法和时程分析法进行考虑三向输入的地震响应研究。自重作用下塔线体系各杆件的轴应力比单塔体系大。地震作用下两种体系各杆件轴应力的差别不大,但对于支座的基底剪力,塔线体系的结果比单塔体系小。同时两种计算结果之间的可比性很好,说明方法应用和计算过程的准确性。     

复合材料压缩破坏模式的缺陷敏感性

本文基于弹塑性分叉理论研究单向纤维增强复合材料的压缩破坏模式和压缩强度对缺陷的敏感性问题。对于常见复合材料,所得结论是:无缺陷或者小缺陷情况的破坏模式为倾斜破坏带;大缺陷情况的破坏模式为水平破坏带;形成水平破坏带的压力值小于形成倾斜破坏带的压力。     

冲击荷载下网壳结构的失效模式及其动力响应特性

为系统全面确定网壳结构的冲击失效模式, 通过大量的参数计算研究网壳结构(包括Kiewitt-8型球面网壳、短程线型球面网壳、肋环斜杆型球面网壳、柱壳)的冲击响应特性, 并以Kiewitt-8型单层球面网壳为例, 总结分析网壳结构冲击失效的4个典型算例, 详述各类失效模式下网壳结构冲击失效的全过程及其荷载作用、结构特征响应、能量传递与转化特点;然后依据不同冲击荷载下网壳的冲击失效特点, 定义了网壳结构的3类失效模式(结构局部凹陷、结构整体倒塌、结构冲切破坏)。为揭示网壳结构的冲击失效机理并提出防护建议做了基础性工作。     

基于矩方法的特高压输电塔抗风可靠度分析

该文研究特高压输电塔抗风可靠度。基于等效随机静风荷载模型,引入矩方法分析特高压输电塔的抗风体系可靠度。该方法基于等价极值事件,利用统计矩点估计法求解得到等价极值变量前四阶统计矩信息后,即可方便地获得特高压输电塔体系可靠度指标及相应失效概率。1000kV级特高压SZT2钢管塔的数值算例分析表明：1) 矩方法简单、高效,将其运用于特高压输电塔抗风可靠度分析切实可行,具有重要的理论意义和工程实用价值;2) 在采用点估计法进行等价极值变量统计矩估计时,所取估计点数目应依据失效概率收敛情况而定,并非任意选取或取得越多越好。