小失效概率和多失效模式相关的结构可靠性分析方法

本文针对结构可靠性问题中普遍存在的小失效概率和多种失效模式的情形,提出一种联合多维响应高斯过程模型(Multiple Response Gaussian Process,MRGP)和子集模拟(Subset Simulation,SS)的结构可靠性分析新方法MRGP-SS.针对结构功能函数难以获取显式表达式及多种失效模式之间可能存在相关性的问题,采用MRGP模型构建多失效模式下功能函数的代理模型,并结合主动学习策略,对代理模型进行更新迭代,直至满足一定精度条件.针对小失效概率导致构建功能函数代理模型效率低的问题,采用SS方法来评估结构的失效概率,从而获得更小的变异系数,以提升MRGP构建代理模型的效率.将提出的MRGP-SS方法应用到案例分析中,并结合蒙特卡洛仿真,验证了本文方法的有效性.     

结构失效模式的快速识别方法

提出了一种延性结构失效模式的快速识别方法;讨论了结构局部刚度对系统可靠性的影响;采用截断枚举法,考虑了奶状态方程间的统计相关性,从每级彀的许多失效序列的构成形式上进行分析,快速识别出主要失效模式,大大减少了计算量,可分析大型结构的可靠性。     

考虑多种失效模式的锈蚀钢混构件失效概率研究

针对由氯离子侵蚀引起的锈蚀钢混构件的抗力退化及可靠度变化问题,基于考虑扩散系数分段衰减的混凝土中氯离子浓度的计算模型,首先建立了钢筋锈蚀起始时间Tc和动态直径D(t)的计算模型,然后对考虑多种失效模式情况下的构件失效概率进行了分析。     

微加速度计多失效模式可靠性分析

以梳齿式电容微加速度计为研究对象,开展考虑刚度失效、黏附失效等多个失效模式共同作用下的可靠性分析。首先,建立表征各失效模式的数学模型;并利用结构可靠度方法进行各失效模式的可靠性分析。然后,进行各失效模式的相关性分析,获得相关系数矩阵。最后,以各失效模式可靠性结果和相关系数矩阵为输入,建立微加速度计多失效模式可靠性分析模型;并进行相应的可靠性分析。一方面给出了微加速度计的可靠度,用于判别微加速计是否满足可靠度要求;另一方面给出了微加速度计各失效模式和各随机变量的量化的重要度排序,用于确定具有针对性的可靠性提高措施。     

基于证据理论的结构失效概率计算方法

提出了一种基于证据理论的失效概率P_f计算方法.对于具有n个随机影响因素的工程结构,定义结构失效的命题为F.把每个随机变量的样本空间等分成有限个子区间,确定每个子区间的基本可信度分配（BPA）.用Dempster法则对n个随机因素的BPA进行合成,然后求得F的信度Bel（F）和似真度Pl（F）.用Bel（F）和Pl（F）的平均值作为失效概率P_f的近似估计.数值验证表明,用该方法计算P_f可达到满意的精度.用所提出的方法计算四方形混凝土基础的失效概率,计算结果验证了该方法的正确性和有效性.     

水下隔离系统失效概率计算研究

安装水下隔离（SSIS）系统可以有效地降低海洋平台因泄露引发的火灾爆炸后果,但是如果水下隔离系统在海洋平台出现事故时失效,则会带来更加严重的后果．因此有必要对水下隔离系统的可靠性进行评估．文中应用事故树分析法并根据数据库查得的基本事件失效概率对水下隔离系统3种典型装配形式的失效概率进行定量计算,根据失效概率比较每种装配形式的优缺点,并为评估水下隔离系统的可靠性评估提供依据．     

无失效数据的失效概率的E-Bayes估计

提出了参数的一种新估计方法--E-Bayes估计法.在无失效数据情形下,给出了失效概率的E-Bayes估计的定义,在此基础上给出了失效概率的E-Bayes估计.     

用引入模糊示性函数的蒙特卡洛方法计算结构的失效概率

提出结构的失效除了具有随机性还应具有模糊性的观点,阐明了用模糊示性函数的蒙特卡洛方法计算失效概率的基本原理,从而将各种极限状态统一起来,并使计算所得的失效概率更接近于实际．示例表明,本文方法是完全可行的．     

考虑失效模式相关性的机械系统可靠性分析

考虑失效模式相关性对机械系统可靠性的影响,提出了一种基于FORM(first order reliability methods)近似的系统可靠性分析方法及其实施流程.采用FORM计算系统各失效模式的可靠度和灵敏度,在此基础上,获得用于衡量失效模式相关性的相关系数矩阵.将系统可靠性模型求解转化为多维正态积分计算,进而采用高效的近似方法获得系统可靠度.给出失效模式灵敏度和随机变量灵敏度的定义及其相应的计算方法.算例结果表明:该方法能够获得较为准确的系统可靠度,且具有较高的计算效率,能够有效识别关键失效模式和随机影响因素.     

结构可靠性评判中构件权系数的计算研究

以结构可靠性理论为基础,考虑了荷载效应间和主要失效模式间的相关性对结构体系可靠性的影响,通过计算各构件抗力同等程度的下降所引起的结构体系可靠性不同程度的降低,来衡量各构件在整个结构体系中的相对重要性,并通过比较这种相对重要性来确定构件权系数,从而建立起一种新的构件权系数计算模型,最后利用算例说明了该方法的应用,分析结果表明,建议的方法能够准确体现构件权系数的含义,反映出构件对整个结构体系的影响程度,与传统的层次分析法计算结果相比较,克服了其主观性的缺点,是一种新的研究思路。     

不完全概率信息条件下机械系统可靠性优化设计

基于多失效模式机械系统可靠性设计方法和优化设计理论,研究了不完全概率信息条件下多失效模式机械系统可靠性优化设计问题,建立了不完全概率信息条件下多失效模式机械系统可靠性优化设计方法的数学模型,提出了相应的计算方法.数值算例表明该方法是一种非常实用、有效的数值方法.     

多种失效形式时机械零件的可靠度计算

讨论了在n个不失效判据中随机变量存在相关的条件下机械零件的可靠度计算问题,给出了相应的机械零件可靠度计算公式。计算结果表明:具有多种失效形式时机械零件的可靠度随相关系数的增大而增大。同时,给出了可靠度计算的几种方法。     

甲板板格屈曲破坏下船体梁的可靠性计算

用结构可靠性理论来分析船体结构破坏是造船理论的又一发展,有着重要的意义。本文论述了由于甲板板格屈曲破坏而导致船体梁最终溃折的破坏方式,对用扶强材加强的板格在平面内压力作用下的三种失效模式以及相应的船体梁极限弯矩作了均值和变异的分析。本文还对构件尺寸、材料特性以及焊接残余应力等因素对板格和船体梁的影响,作了敏感性分析。本文分别以屈服和屈曲作为失效模式计算了两艘实船的失效概率。研究结果表明,在船体梁破坏中板格屈曲比屈服更易发生,这对我们令后进行船体结构系统分析有一定的参考价值。     

关于岩质边坡切向临空（层面外倾）破坏模式的探讨

从岩质边坡赤平投影图可知：当岩层倾向与边坡坡向呈切向时,边坡稳定性受岩层层面的影响小,但工程实践中却出现了多起岩质边坡切向临空（层面外倾）破坏的案例。需要对理论分析与工程实践截然相反的原因及切向临空（层面外倾）的破坏模式进行深入的讨论,以防止类似情况继续发生,否则它将威胁人员及财产安全。经过详实的现场调查与分析,确定切向临空（层面外倾）的破坏模式等同于顺向临空,产生顺向滑动失稳破坏,而不是沿边坡坡向滑动。提出排水、削方减重、支挡、改善滑动面（带）的岩土性质等治理方案,解除灾害安全隐患。     

边坡渐进失稳破坏的概率分析

边坡失稳并不一定是连续性破坏,而可能存在先在一局部处达到极限状态,然后向其它部位扩展的渐进失稳破坏。运用概率分析的方法求解局部失稳概率,论证了渐进失稳概率分析的可能性,最后提出了治理边坡渐进失稳的措施。     

基于位移的RC多层框架结构失效模式相关性分析

为了简化建筑结构体系可靠度的计算,有必要研究失效模式之间的相关性,它对体系可靠度的分析有重要影响.把各层的层间位移作为随机变量,以层间变形破坏为主要失效模式,采用蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法,对多层框架结构在小震、中震和大震作用下进行了失效模式相关性研究,得出了多层框架结构在小震、中震和大震作用下部分失效模式的相关性统计规律.     

高拱坝剪滑失效概率研究

利用故障树分析法对高拱坝进行风险分析..研究表明,上游溃坝和大面积山体滑坡等产生的高水位、强冲力的洪水是造成高拱坝剪滑垮坝的原因.根据剪滑溃坝机理建立了高拱坝剪滑失效模式的状态函数,该状态函数包含压应力、切应力、摩擦系数以及粘结力系数等4个非完全独立的随机变量,且具有非线性特征.应用统计推理和假设检验方法分析得知,压应力与切应力随机变量呈极值Ⅰ型分布,摩擦系数与粘结力系数随机变量呈对数正态分布.在将部分相关的极值型与对数正态分布随机变量转换为独立、正态随机变量的基础上,利用二阶矩法计算得到某高拱坝的剪滑失效概率为10-5量级.     

组合取样估算疲劳失效概率

本文提出依据随机参数的均值和标准差取值,将各随机参数取值组合后再用模拟法计算失效概率.     

基于位移的RC高层框架结构在小震作用下失效相关性分析

基于性能的抗震设计是以体系可靠度理论为基础的.在体系可靠度的计算中涉及到相关性问题,它对体系可靠度的分析结果产生重要影响,需要加以考虑.文中基于层间位移,把层间位移作为随机变量,以层间变形破坏为主要失效模式,采用蒙特卡罗方法,对高层框架结构在小震作用下进行了失效模式相关性研究,得出了高层框架结构在小震作用下部分失效模式相关性统计规律.     

结构系统中疲劳失效途径失效概率计算的二阶可靠性方法

针对结构系统疲劳可靠性分析中失效途径极限状态函数的非线性性质,提出用二阶可靠性方法（ＳＯＲＭ）计算疲劳失效途径的失效概率．文中介绍了疲劳失效途径的可靠性模型及结构系统二阶可靠性方法的基本原理,并通过例题说明了计算过程．计算结果表明,采用二阶可靠性方法可使失效概率的计算精度得到显著的改善．