复杂结构的抗震可靠度分析

本文研究了复杂钢筋混土框架结构的抗可靠度分析问题。利用反应谱分析思想,建议了一类简化抗震可靠度分析方法。通过对一九层复钢筋混凝土框架结构的分析,计算给出了结构在不同地震烈度下的失效概率。     

计算结构可靠度指标的修正迭代算法

针对一次二阶矩法可靠度指标分析中验算点的计算问题,提出一种新的修正迭代算法。基于对文献已有迭代算法无法收敛原因的认识和讨论,提出一个迭代迂回振荡的判据,并在检测到迭代迂回振荡后,在经典的HL-RF迭代算法的基础上采用插值技术引入验算点的校正解。数值算例表明:该修正迭代算法一定程度上克服了迭代过程迂回振荡的问题,与经典的HL-RF算法以及文献已有算法相比,在迭代的收敛性和稳定性方面具有优势。     

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。     

可靠度对随机变量及失效模式相关系数的敏感度分析及其工程应用

客观存在的诸多不确定性因素使得工程不可避免地存在着风险。随着重大工程的不断涌现,人们越来越关心如何提高工程系统的安全度,降低工程结构的风险。遗憾的是如何降低工程系统的风险直至目前还没有固定的科学方法,大多是基于工程师的经验。以可靠度理论为基础,从可靠度对工程结构的某些参数的敏感性及可靠度对失效模式的相关系数入手,探讨如何从加强或削弱结构参数及失效模式间的相关性的角度出发,来进行降低结构风险的研究。给出了两个算例来说明方法在工程中的应用。     

基于修正混沌控制的一次二阶矩可靠度算法

在结构可靠度指标的求解中,HL-RF迭代算法由于其格式简单,效率高被广泛应用到一次二阶矩计算中。然而该方法仅适用于功能函数非线性程度低的情况,当功能函数非线性程度较高时,HL-RF算法常会出现混沌、振荡和周期解的现象,甚至导致不收敛。该文在混沌控制理论的基础上提出了一种新的修正的混沌控制算法来控制迭代过程中产生的振荡。该方法在保留基于混沌控制方法稳健性的同时提高了计算效率,并对迭代过程中振荡现象引入了一种新的判据。当迭代过程逐渐收敛到最可能失效点时,采用经典的HL-RF算法;当检测到振荡时,采用基于修正混沌控制的迭代算法。算例结果表明：基于修正混沌控制的迭代算法能有效解决迭代中的振荡问题,与经典的HL-RF算法相比,该算法具备效率和稳健性方面的优势。     

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。     

小样本下结构系统可靠度分析方法的研究

结构随机变量的空间分为可靠空间和失效空间。采用Monte Carlo法中的自适应抽样技巧可以较高效率地抽取出失效空间中的样本点。然后统计出可靠空间和失效空间的分布参数。最终采用判别分析的思想重构出结构的功能函数。由此提出一种小样本下结构系统可靠度分析的新方法。该方法仅以样本点的状态即可靠或失效来重构功能函数,具有广泛性。数值算例表明该方法在样本数量不多的情况下仍具有较高的精度。     

“依赖应变历史材料”结构动力松弛法静力分析中规避虚假应变历史的非线性弹性增量算法

针对SHDM结构（由依赖应变历史材料制成的结构）有限元非线性静力平衡方程组动力松弛法（DRM）迭代求解时的积分点应力更新步骤,提出非线性弹性增量算法,即在一个静力增量步内固定材料的加卸载路径,使之在该增量步内成为非线性弹性材料。该应力更新算法能使包括收敛解在内的迭代序列中不含虚假应变历史。此外,该算法还可避免静力解答精度依赖于静力增量步长的局限性。通过三个SHDM结构的数值试验对该算法进行了验证。该算法可望对SHDM结构非线性有限元静力问题DRM分析技术的发展起促进作用。     

工程系统最优可靠度的决策

本文通过协调工程系统当前的投资和损失期望(表现为工程系统的长期效益),提出了它的最优可靠度决策的方法。这种方法完全基于把对工程系统的投资合理地在其各子系统之间进行分配,以及让各子系统能有效地承担总系统的损失来实现。为此,本文首先根据子系统的造价和子系统的可靠度间的关系推导出了总系统的造价和总系统可靠度间的关系,然后给出总系统和各子系统的最优可靠度以保证工程系统有最佳的近期和长期的经济效益。     

A SIMPLE RELIABILITY MODEL FOR THE FATIGUE FAILURE OF REPAIRABLE OFFSHORE STRUCTURES

A simple reliability model for fatigue failure of tubular welded joints used in the construction of offshore oil and gas platforms is proposed. The stress-life data obtained from large-scale fatigue tests conducted on tubular joints is used as the starting point in the analysis and is combined with a fracture mechanics model to estimate the distribution of initial defect sizes. This initial defect distribution is hypothetical but it agrees well with other initial defect distributions quoted in the literature and when used with the fracture mechanics model results in failure probabilities identical to those obtained from the stress-life data. This calculated distribution of initial defect sizes is modified as a result of crack growth under cyclic loading and the probability of failure as a function of fatigue cycles is calculated. The failure probability is modified by inspection, and repair and the results illustrate the trade-off between inspection sensitivity and inspection interval for any desired reliability.     

基于节点冲切破坏的板柱结构连续倒塌可靠性分析

从结构体系可靠度的角度认识钢筋混凝土板柱结构的抗连续倒塌性能,用Monte-Carlo连续成组抽样方法对以节点冲切破坏为主的板柱结构连续倒塌进行可靠度分析。在建立板柱节点功能函数的基础上,推演了抗冲切承载力分布及荷载基本变量分布和荷载效应组合的方法。通过计算初始条件下任意一个板柱节点失效的概率和一个节点失效条件下其他节点失效的条件概率,分析了不同位置板柱节点在抗连续倒塌中的重要性以及板柱结构的抗连续倒塌鲁棒性指标。结果表明：底层中柱节点冲切失效最容易引起其他节点的连续性破坏及倒塌,按我国规范设定了柱顶贯通受压钢筋的板柱结构鲁棒性指标比较高。     

可靠性灵敏度分析的自适应重要抽样法

基于全局优化的模拟退火方法,提出了结构可靠性灵敏度分析的自适应重要抽样方法。所提方法由模拟退火来逐步寻找结构最可能失效点,通过逐步优化的最可能失效点来构建可靠性灵敏度分析所需的重要抽样函数。从重要抽样密度函数中抽取样本,来对结构可靠性灵敏度作无偏估计,推导了可靠性灵敏度估计量方差和变异系数的计算公式。与基于Monte-Carlo法的可靠性参数灵敏度分析相比,该方法具有更高的抽样效率,算例证明了所提方法的优越性。     

工程结构可靠度指标计算的混沌搜索方法

基于可靠度指标β的几何涵义,提出了一种用混沌搜索工程结构可靠度指标和设计验算点的新方法.该方法利用混沌内在的随机性与遍历性进行求解,最终获得全局最优.算例结果表明该方法简单实用,性能良好,能够处理基本随机变量的非正态分布和变量之间的相关性,是解决非线性功能函数可靠度问题的有效途径.     

工程系统可靠度优化的多阶段决策算子法

本文应用多阶段决策算子法,成功地解决了二种情况下工程系统可靠度优化问题:(1)在工程系统总造价和总损失期望之和给定的情况下,求各子系统的可靠度,使工程系统的总可靠度最大;(2)在给定工程系统总可靠度条件下,求各子系统的可靠度,使工程总造价和总损失期望之和最小.然后把桁架结构看作一个系统,讨论二种情况下基于可靠度最优分布的桁架优化设计.本文方法概念清晰,计算简便,具有很大的应用价值.     

THE INFLUENCE OF THE HARDENING STATE ON TIME DEPENDENT DAMAGE AND ITS CONSIDERATION IN A UNIFIED DAMAGE MODEL

Abstract— A model is presented for the prediction of the lifetime of metals in the high-temperature range under arbitrary variable multiaxial load. The definition of an internal variable for damage in continuum damage mechanics is adopted, which allows indirect measurement of damage via the deformation behaviour. To acquire some knowledge of damage evolution, damage is measured in two ways during uniaxial strain controlled cyclic tests: (a) a change of the modulus of elasticity and (b) a decrease of the peak stress. Surprisingly, both methods lead to results which are in good agreement. A new damage law is then developed (with reference to known models and lifetime rules) which is a modification of the creep damage law of Rabotnov that is extended by a dependence on the inelastic strain rate instead of the dependence on internal variables to take into account the hardening state. Uniaxial as well as multiaxial formulations of the new damage model (Inelastic Strain Rate Modified (ISRM) model) are presented.
The parameters of the ISRM model are determined with a view to applying them to AISI 316 L(N) austenitic steel. Some of the parameters are derived from standard creep experiments. To determine further parameters, the ISRM model is applied to uniaxial cyclic tests. Both failure behaviour and damage evolution are well described.     

A QUANTIFIED ASSESSMENT OF THE RELATIONSHIP BETWEEN THE RELIABILITY AND ENTROPY OF WATER DISTRIBUTION SYSTEMS

Several researchers have suggested that it might be possible to use entropy as a general performance indicator for water distribution systems. It has several advantages over other performance and reliability indices, for example, it is extremely rapid and far easier to calculate than other measures, has minimal data requirements and lends itself to direct incorporation into design optimization frameworks.

This paper summarises the first proper attempt to investigate the apparent relationship between the entropy and reliability of water distribution systems. A maximum entropy-constrained approach was used to generate designs for a sample water distribution system which, along with traditional minimum-cost designs, formed the basis of this study. By varying the layout, number of loops and links and reversing the direction of flow in some pipes, it is shown statistically that the correlation between entropy and reliability is strong. Based on the results, a new method for sizing the pipes of water distribution systems is proposed. It is quick, easy to implement, finds optimal pipe sizes, does not require non-linear programming and always guarantees a high level of reliability.     

基于物理力学机制的黄土震陷数学估算模型

通过分析黄土震陷物理力学机制,将影响震陷的主导因素归纳为粘聚力与内摩擦角(土体强度特征)、孔隙比(土体沉降特征)和外部动荷载特性(能量输入特征)等3方面。在此基础上,推导了应用孔隙比描述震陷系数的定量关系;利用摩尔-库伦破坏准则,提出了考虑动应力和固结应力的应力比概念,用以刻画动载输入对土体结构强度的影响;结合室内动三轴试验数据,给出了孔隙比压缩量与应力比之间的定量统计关系。耦合以上分析结果,建立了基于物理力学机制的求算地震动作用下黄土残余应变(震陷系数)的数学估算模型。     

钢筋混凝土柱地震破坏分析的多尺度建模方法

结构多尺度计算技术在保证计算精度的同时,可大幅度地降低计算成本。该文提出了钢筋混凝土柱多尺度模型界面连接和引入等效塑性铰长度的精细化区域界定的方法,并在LS-DYNA程序中二次开发了混凝土多维损伤本构模型,建立了钢筋混凝土柱地震破坏分析的多尺度建模方法。通过对钢筋混凝土柱拟静力试验和单调推覆数值试验的模拟与对比分析,验证了所建立方法的适用性;通过对一钢筋混凝土柱的地震模拟振动台试验的模拟与分析,直观地观察了强震作用下钢筋混凝土柱的混凝土压碎、钢筋屈曲等破坏过程。