静载和疲劳荷载共同作用下结构可靠性优化设计

通过对静载和疲劳载荷共同作用下结构系统的可靠性分析,得到了结构系统可靠性指标的计算式,并将可靠性指标作为约束函数建立优化模型,对结构的重量进行优化.采用改进的遗传算法进行结构优化设计,通过对编码方式和遗传算子的改进,使收敛性能大大改善,提高了局部搜索能力.算例表明,改进的遗传算法是一种解决静载和疲劳荷载共同作用的高效结构优化方法.     

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.     

箭载电子产品减振器结构失效机理及可靠性分析

箭载电子产品作为重要的箭载电子设备,通常采用橡胶减振器来降低振动量级,以保证其工作的安全可靠性.本文针对该产品在振动试验过程中出现的减振器安装螺钉等结构断裂失效等现象,基于ANSYS Workbench仿真平台建立箭载电子箱的有限元模型,并对其振动试验进行动力学数值仿真.根据分析结果,获得了产品各振动试验状态下的动力学...     

无纺结构麻纤维复合材料疲劳性能及失效机理

近年来,以可持续性为特征的麻纤维因其在环境可接受性和商业可行性方面的优势而备受关注。以麻纤维代表之一的洋麻毡为增强材料,不饱和聚酯(UP)为基体,采用手工叠层和模压成型的方法制备了洋麻/UP复合材料。设计低周疲劳(低速低循环疲劳)和高周疲劳(高速多循环疲劳测试)来探讨其疲劳性能和疲劳极限,重点观察不同疲劳测试条件下麻纤维的断裂形态和失效机理。     

结构系统疲劳裂纹形成寿命的可靠性分析

以Miner线性累积损伤理论为依据，在全量加载方法的基础上提出了在给定外载和使用寿命条件下计算结构系统疲劳寿命可靠度的阶段分枝-约界法。采用此方法对典型结构系统在对称循环外载作用下的疲劳寿命可靠度进行了数值计算，由此提出一些有益的建议和结构。     

锈蚀-疲劳作用下的砼梁桥失效概率分析

研究氯离子侵蚀、混凝土开裂和车辆荷载反复作用对钢筋混凝土梁桥结构抗力退化的影响,建立了砼梁桥在锈蚀疲劳作用下的结构抗力退化模型,采用蒙特卡洛法编写了相应的时变失效概率计算程序.以广东省某沿海砼简支梁桥为例,计算其时变失效概率,并预测其使用寿命.分析结果表明,在车流密集锈蚀-疲劳作用下,砼梁桥的时变失效概率远大于仅考虑锈蚀影响的时变失效概率,指出在分析砼梁桥可靠度时,应考虑车辆荷载反复作用对结构抗力退化的影响.     

沥青结合料疲劳失效定义与失效准则

为了更好地理解沥青结合料的疲劳失效特性,以黏弹连续介质损伤力学为分析手段,通过加速疲劳试验和传统时间扫描疲劳试验系统研究了基质沥青和改性沥青在不同加载条件下的疲劳失效行为.研究发现,基于虚应变能理论提出的将最大存储虚应变能指标作为沥青加速疲劳试验中的疲劳失效新定义,与现象学指标相位角峰值有着很好的等效性,并和时间扫描试验中的疲劳失效定义保持了一致,进而依据疲劳失效定义建立了虚应变能释放率和材料疲劳寿命之间的特性关系准则.该特性准则与试验方法和加载条件无关,可作为统一的疲劳失效准则运用于沥青结合料的疲劳性能预测.     

具有多随机变量的超静定桁架结构系统的可靠性分析

针对弹塑性超静定桁架结构系统,采用随机有限元法（SFEM）计算结构系统的响应量;考虑内力重新分配,建立失效模式的安全余量方程,用验算点法计算失效模式安全余量的可靠性指标;用改进的分枝限界法,寻找主要失效模式,通过对主要失效模式安全余量方程线性化研究,计算失效模式安全余量之间的相关系数;最后用PNET法计算出结构系统的失效概率。给出了实际算例,计算结果表明：采用随机有限元法能更好地考虑结构系统的多个随机变量对系统可靠性产生的影响,该可靠性分析方法是有效的。     

钢筋混凝土结构疲劳时变可靠性分析

钢筋混凝土结构在疲劳荷载作用下材料要发生劣化,从而结构抗力降低,可靠度发生改变.笔者应用非线性有限元理论计算出结构"危险部位"钢筋和混凝土材料的疲劳应力,通过材料疲劳过程中强度和刚度的损伤劣化模型计算出结构的剩余抗力,并对其进行时变可靠性评估和剩余疲劳寿命预测.其研究方法适用于复杂结构形式和任意边界条件的钢筋混凝土结构疲劳验算和可靠性评估.     

复杂载荷作用下结构的可靠性研究

针对以往的结构可靠性分析过程中,将结构的随机动载和静载单独考虑与实际工程结构不相符的情况,提出随机动载荷和静载作用下结构的可靠性模型,先利用一次二阶矩法和随机有限元法计算出随机动载和静载单独作用下结构的可靠度,然后将结构视为在随机动载和静载分别作用下的串联系统,求出随机动载和静载共同作用下结构的可靠度.算例表明,本文简单实用,为工程应用提供了一种适用的估算方法.     

Generating function approach to reliability analysis of structural systems

The generating function approach is an important tool for performance assessment in multi-state systems. Aiming at strength reliability analysis of structural systems, generating function approach is introduced and developed. Static reliability models of statically determinate, indeterminate systems and fatigue reliability models are built by constructing special generating functions, which are used to describe probability distributions of strength (resistance), stress (load) and fatigue life, by defining c...     

数控系统故障分析及可靠性提高措施

根据某型号数控系统的故障数据,应用故障模式、影响及致命性分析方法对其进行故障模式影响分析,计算得出了各子系统致命度,指出此系列数控系统的可靠性薄弱环节是主板和进给驱动单元,提出了具有明显成效的相应的可靠性增长措施。     

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.     

结构抗疲劳可靠性的水平集拓扑优化

利用应力-强度干涉理论,对结构的概率疲劳和非概率疲劳强度可靠性进行了分析,构建了以结构柔度最小为目标函数、以体积比和疲劳可靠性为约束的连续体结构拓扑优化设计模型．优化前对概率和非概率的疲劳可靠性约束进行了等价显式化处理,使得优化过程形式简单,减少了计算量．利用水平集方法进行了结构拓扑优化．两个算例的结果显示了文中优化设计模型的合理性和方法的有效性．     

一种用于结构可靠性分析的Kriging学习函数

为提高基于Kriging模型的结构可靠性分析方法的效率,分析现有学习函数的不足,提出一种新的自适应学习函数VF.该学习函数同时考虑学习点的Kriging方差和联合概率密度函数值对失效概率估计精度的影响,避免对概率密度函数值过小的区域抽样造成的样本点浪费,提高了学习效率.根据Monte Carlo方法生成大量候选样本点,定义学习函数最大值点为最佳样本点;提出一种适合该学习函数的学习停止条件,既保证失效概率的精度又保证学习选点次数较少;分析两个数值算例.结果表明:与其他方法相比,所提出方法能够在较少样本数量的情况估计出较准确的失效概率值,其在迭代收敛速度、准确性及稳定性方面都具有较好的效果,且该方法能够应用于工程中隐式且非线性程度较高情况.     

数控系统故障部位及其原因分析

根据对某型号数控系统跟踪一年半得到的故障数据,对其故障部位、故障原因进行了分析,同时对故障多发部位进给驱动单元进行了深入研究。通过分析发现,该数控系统发生故障的主要原因是元器件损坏,同时伺服驱动板应进行可靠性改进设计并提出了相应的改进措施,为数控系统的可靠性设计和分析提供了依据。     

随机变量的相关性和结构可靠度

随机变量的相关性对结构可靠度有不可忽略的影响。本文给出了反映转换前后相关系数之间关系的积分方程,并针对常遇的分布类型给出转换后相关系数的表达式,以及相应的结构可靠指标计算方法。     

Fatigue damage reliability analysis for Nanjing Yangtze river bridge using structural health monitoring data

To evaluate the fatigue damage reliability of critical members of the Nanjing Yangtze river bridge, according to the stress-number curve and Miner＇s rule, the corresponding expressions for calculating the structural fatigue damage reliability were derived. Fatigue damage reliability analysis of some critical members of the Nanjing Yangtze river bridge was carried out by using the strain-time histories measured by the structural health monitoring system of the bridge. The corresponding stress spectra were obtained by the real-time rain-flow counting method. Results of fatigue damage were calculated respectively by the reliability method at different reliability and compared with Miner＇s rule. The results show that the fatigue damage of critical members of the Nanjing Yangtze river bridge is very small due to its low live-load stress level.