承载构件模糊可靠度评定方法研究

对于石油机械结构的关键承载构件，较为准确地评定其安全可靠度对机械结构的安全运行是个基础工作。在实际工程上，承载构件从完全许用到完全不许用之间存在中间过渡过程，呈现出亦此亦彼的模糊性。利用模糊隶属函数，描述了承载构件真实的失效状态，给出了基于模糊失效准则的构件可靠度评定的一般公式，并给出了3种隶属函数下模糊可靠度的计算公式。研究表明，对于关键承载构件，采用模糊可靠度评定方法更为客观；选用不同的隶属函数，对模糊可靠度的评定结果影响不大；选用不同的模糊区间，对模糊可靠度的评定结果有较大影响。     

基于模糊失效准则的构件可靠度评定技术研究

机械构件从安全到失效存在中间过渡状态,对于重要构件,需要考虑这种状态才更符合实际。基于模糊失效准则,给出了干涉变量服从正态分布以及失效过程服从3种不同隶属函数下的模糊可靠度评定方法。对于更为一般的情况,可采用数字仿真的方法来评定构件的模糊可靠度。计算结果表明,选用不同的隶属函数,对模糊可靠度影响不大;选用不同的模糊区间,对模糊可靠度影响较大;随着仿真次数的增加,模糊可靠度的准确度有所提高。     

井架构件的模糊可靠度评定方法

石油井架构件的应力和抗力在不同程度上都具有模糊性，都属模糊变量。采用模糊可靠性理论来评定并架构件的模糊可靠度，既能反映实际存在的模糊性和随机性，又能较好地融入专家的经验，使评定结果与实际尽可能相接近。为此，讨论了井架构件应力和抗力的概率分布规律，即构件应力为正态分布或近似正态分布，抗力通常为对数正态分布。就某一井架而言，因构件材料、截面尺寸已经确定，故已失去随机性，其抗力可通过测试得到。在忽略抗力的随机性而主要考虑其模糊性的前提下，给出了井架构件模糊可靠度的评定方法及计算实例。     

结构静强度的模糊可靠度评定

机械结构的失效过程存在着中间过渡状态，为了较为准确地评定结构静强度的可靠度，需要综合考虑变量的随机性和失效判据的模糊性。应用模糊数学的隶属函数，给出了构件模糊可靠度评定的一般公式和求解方法。机械结构静强度的可靠度评定表明，结构可靠度主要取决于关键危险部位的可靠度，模糊可靠度略高于常规可靠度。由于模糊可靠度的计算考虑问题全面，因此，它对结构设计的进一步优化有着重要的使用价值。     

超高压容器爆破强度的模糊可靠度

应用模糊可靠性设计理论,研究了最苛刻耐压试验条件下超高压容器爆破强度的模糊可靠度。结果表明:①当取抗拉安全系数为2.50时,初始爆破强度的模糊可靠度Rb=0.9477951~0.915707。②当取抗拉安全系数为3.00时,初始爆破强度的模糊可靠度Rb=0.958979~0.921898。所得结论为压力容器的模糊可靠性设计从理论走向实用提供了参考依据。     

基于红外图像处理的钢制构件疲劳损伤识别

红外热成像技术目前已经成为工程结构安全监测的重要手段之一。利用红外热像仪记录钢构件疲劳试验过程中试件温度场变化，针对红外图像的特点，采用图像消噪、直方图均衡化图像增强、图像等高线显示等多种图像处理技术，实现了钢构件疲劳损伤的早期快速、有效地识别，为应用红外监测技术进行工程结构安全监测和损伤预警奠定了基础。     

基于累积损伤的FPSO上部模块简化疲劳分析

以浮式生产储油轮上部模块的疲劳评估为例,介绍了一种基于线性疲劳累积损伤原理的简化疲劳评价方法。方法考虑了FPSO生产周期内的各种工况和环境条件,并对各种工况做出合理的划分,借助海洋工程通用计算软件SACS的分析结果,最后得到了在一定概率下船体上部结构的累积损伤值。整个分析参照ABS规范,为海洋工程结构的简化疲劳评估提供了一种途径。     

用模糊Bayes方法确定疲劳寿命分布

推导出在小样本数据的情况下,利用模糊贝叶斯（Bayes）理论确定疲劳寿命概率分布模型的方法。根据16Mn钢在谱载荷下的实测疲劳寿命,对分布参数进行了估计,应用模糊贝叶斯方法对估计的两种分布进行评判,得出疲劳寿命眼从对数正态分布的结论,并获得了这种钢材的疲劳寿命分布规律和可靠度计算公式。     

基于疲劳累积损伤理论的页岩气压裂泵注程序设计

水平井分段压裂技术是以页岩气为代表的非常规能源经济有效开发的关键技术之一。文中采用理论研究和软件数值模拟相结合的方法,将岩石疲劳累积损伤理论应用到水力压裂设计研究中,提出了以最大限度提高页岩气储层改造缝网体积为目标的水力压裂设计思想。基于Corten.Dolan等人的周期载荷疲劳累积损伤研究,建立了岩石疲劳累积损伤方程,定量研究岩石剩余强度与各影响因素间的函数关系。通过页岩气压裂设计Meyer软件和室内岩石力学实验进行了验证,对于通过泵注程序的设计来优化水力裂缝参数有重要的指导作用。     

用模糊Bayes方法确定连续油管的疲劳寿命分布

推导出在只有小样本数据的情况下,利用模糊贝叶斯（Ｂａｙｅｓ）理论方法确定连续油管疲劳寿命概率分布模型。根据国内油田使用较多的３１７５ｍｍ连续油管统计失效寿命数据,利用可靠性分析的模糊贝叶斯方法,对分布参数进行了估计,认为疲劳寿命服从两参数的Ｗｅｉｂｕｌ分布,并获得了这种连续油管疲劳寿命分布规律函数和可靠度计算公式。这一结果有待国内有关油田在进一步积累失效数据后加以验证和完善     

西气东输用焊接钢管疲劳可靠性寿命评估

通过疲劳试验, 建立了西气东输用X70焊管焊接接头材料在 0 5、0 999、0 999 9和0 999 99等 4种可靠度下的疲劳寿命曲线, 即P S N曲线; 根据西气东输管道输气量不均匀系数,建立了X70焊接钢管所承受的载荷谱; 基于焊接接头材料可靠性疲劳寿命P S N曲线和管道载荷谱,采用Miner累积损伤准则, 估算了X70焊管的疲劳可靠性寿命。在 0 999、0 999 9和 0 999 99等 3种目标可靠度下, 西气东输用X70焊管的疲劳寿命均超过 30a, 在管道设计寿命内X70焊管不会发生疲劳破坏。     

压杆稳定性模糊可靠度计算

计算压杯稳定性现有安全系数法和普通可靠性计算法。这两种计算法都忽略了变量的模糊性和判据空间这一客观实际，而仅以某一个元素作为判据，因此两者的计算结果很难与实际相符。为此，提出了压杆稳定性模糊可靠度计算的新方法，并作了实例计算。简要步骤是：先计算压杆稳定性普通可靠度R；按逐级估量法并参考专家意见确定分布参数k、a，得到压杆临界载荷的隶属函数；最后求得压杆模称可靠度R。     

模糊可靠度计算的两类模式

为使模糊可靠度的计算更加接近和符合实际 ,合理地选取隶属函数来客观地描述模糊抗力 ,提出将模糊抗力的隶属函数选取偏小型和中间型两大类。据此可将模糊可靠度的计算划分为偏小型隶属函数和中间型隶属函数两类模式。对于人为规定的各种许用值 ,如许用挠度值、许用磨损量等 ,根据经验公式确定它们的大小时往往有一个区间或一个极限值 ,宜用偏小型隶属函数描述 ;对于零件的各种强度值 ,如抗拉强度、抗压强度、接触强度等 ,实际中往往只能确定其近似的均值 ,宜用中间型隶属函数描述。给出了按两类模式计算零件模糊可靠度的方法和有关公式 ,并给出了计算实例。     

一种考虑检修的结构构件疲劳可靠性分析方法

本文以固定式导管架海上平台为工程背景,建立了含裂纹类缺陷结构构件疲劳可靠性计算模型,研究了构件可靠性指标对优化结构检修周期及构件维修对可靠性指标的修正,主要随机变量统计参数对可靠性指标的敏度影响等问题。     

基于可靠性理论的钻柱疲劳寿命预测

钻井过程中极易发生钻柱疲劳失效事故,不仅影响钻进速度,而且大大降低了钻井效益,因此准确预测钻柱的疲劳寿命,对于提高钻柱的安全可靠性、减少钻井事故的发生具有重要意义。根据钻柱疲劳裂纹的扩展与钻柱的应力状态有关,首先对钻柱进行了应力状态分析,并进行了等效应力合成。在应力分析的基础上,结合可靠性理论,确定了影响钻柱疲劳裂纹寿命的随机性参数:钻压、转盘转速以及疲劳裂纹初始长度。结合Form an模型建立了钻柱I、III复合型疲劳裂纹扩展速率的计算模型。算例分析表明,该模型能够计算相应可靠度下钻柱疲劳裂纹的循环寿命,且计算结果与现场钻柱的使用寿命比较接近,能够满足现场钻井工程的精度要求。该模型具有一定的实用性,为钻柱疲劳寿命的准确预测提供了理论依据。     

用模糊逻辑推理方法分配串联机械系统的可靠度

介绍了用模糊逻辑推理方法分配串联机械系统可靠度应考虑的因素，包括各子系统的费用、重要性、复杂性、对输出参数的影响、加工制造的可靠性及其它特殊因素。根据模糊逻辑推理的定量描述原理，论述了该方法的数学模型及分配串联机械系统可靠度的步骤，给出了应用该方法对游梁式抽油机系统进行可靠度分配的实例。应用实例表明，该方法简单易行，实用性强，在原则上可以用来分配各种串联系统的可靠度。     

再制造抽油杆纵向共振模糊可靠性分析

针对再制造抽油杆设计参数的离散性和共振准则的模糊性,所导致的再制造抽油杆疲劳强度设计偏于危险的缺陷,将模糊可靠性理论引入再制造抽油杆疲劳强度设计中,根据再制造抽油杆实际工况,从实验出发,研究再制造抽油杆弹性变形应力刚化对其振动特性的影响,并以实验为基础,建立并验证再制造抽油杆纵向振动数值模型;基于随机有限元理论,采用一次二阶矩法推导了再制造抽油杆固有频率的均值及方差;利用正态型隶属函数描述再制造抽油杆共振边界的模糊性,推导了具有多阶固有频率再制造抽油杆模糊可靠度计算公式,数值算例验证了该方法的有效性和可行性。在此基础上,研究了变异系数和隶属度对再制造抽油杆振动模糊可靠度的影响,分析了不同阻尼比下再制造抽油杆共振产生的悬点处附加动反力和纵向位移响应特性曲线,为再制造抽油杆合理疲劳强度设计提供理论基础。     

压力容器随机应力强度的模糊可靠性设计

针对目前应用可靠性设计方法对压力容器进行设计还存在可靠性数据大量不足的问题 ,将模糊数学与可靠性理论相结合的模糊可靠性设计 ,应用于压力容器的设计中 ,使设计更加合理和贴近事物的发展规律。通过常规设计中的标准和规范的规定 ,寻找强度和有关设计参数的均值和偏差 ;分别讨论了强度确定和强度随机两种情况下的数学模型和计算方法 ;并应用实例设计 ,分析了常规设计法和随机应力强度的模糊可靠性设计法的区别。实例设计计算表明 ,压力容器的模糊可靠性设计更加科学和合理 ,与常规设计法相比 ,容器壁厚减薄约 4 0 % ,从而大大减少容器的耗材