工程结构可靠度计算方法的比较研究

实际工程结构复杂多样,选用一种最佳的可靠度分析方法对工程人员非常重要。本文对现有的结构可靠度计算方法,如一次二阶矩法、高次高阶矩法、Monte-Carlo方法、响应面法、随机有限元法等进行了分析,介绍了各种计算方法的特点和进展。     

土坡稳定性可靠度分析

详细介绍了结构可靠度计算的JC法、迭代计算过程及其在土坡稳定性计算中的应用.建立了土坡稳定性可靠度分析的基本模型,并附以工程实例,用Excel进行迭代计算,验证了结构可靠度JC法在土坡稳定性分析中的可靠性及高精度.     

斜坡式防波堤的可靠性分析

对港口工程中常用的可靠度计算方法进行阐述,给出了斜坡堤护面块体稳定性可靠性分析的功能函数,介绍了港口工程中常用的单变量极值分布。以秦皇岛水文观测数据为基础,统计换算斜坡堤护面块体的质量,采用极值分布理论对护面块体的计算质量进行分布拟合,对比得出对数正态分布可以对护面块体质量分布进行较好的适线。从算例计算结果对比中可以发现,Monte Carlo模拟的可靠度指标计算结果比验算点法的计算结果低。两种方法计算的可靠度指标均比规范要求的低。利用Monte Carlo模拟计算结构可靠度,选择合理的模拟次数即可。     

可靠度理论在桥梁中的应用

运用可靠度分析方法,以桥梁结构服役状态下材料性能的劣化为出发点,提出结构可靠度分析的一般思路, 依据结构失效模式将可靠度理论应用于实际工程实例中,对既有结构体系的安全性评价和结构设计优化具有重要意义.     

显式和隐式方法求解防波堤可靠度的差异分析

半圆形防波堤具有稳定性高、结构简单、便于施工等优点。以往对其进行可靠度计算时,根据波高与周期,计算防波堤受到的荷载作用,将荷载作为随机变量,估计其概率分布模型,建立显式的极限状态方程,再进行求解。计算得到的波浪荷载序列对于最优分布线型的离散程度较差。采用基于隐式功能函数的防波堤可靠度分析方法,将波高和周期作为随机变量,无需计算波浪荷载这一中间序列,规避了误差的产生,简化了计算流程。分别采用隐式与显式两种方法对半圆形防波堤进行了可靠性分析。结果表明,两种方法得出的可靠度指标存在差异,这种差异是由于波浪荷载拟合时所产生的误差造成的。     

基于copula的失效模式相关的系统可靠度研究

系统可靠度的计算一直存在瓶颈,就是如何找出复杂系统的失效模式,并在考虑元器件间、各失效模式间的相关性下计算系统的可靠度。文章提出了能充分考虑相关性的基于copula函数的系统可靠度分析方法。以秦皇岛某防波堤为例验证该理论,首先采用Monte Carlo模拟计算每个失效模式的失效概率,然后采用非参数核密度估计方法选出最优copula,进而计算结构体系可靠度。算例表明:正态copula可以作为表征防波堤串联体系可靠性中失效模式间相关性的最优copula函数,克服了基于独立性假设的传统方法的局限性。系统可靠度计算结果与蒙特卡罗方法计算结果对比表明:文中方法计算结果在允许范围内,满足实际工程的精度要求。     

响应面法在引桥式接岸结构可靠度分析中的应用

结合天津港地区以淤泥质为主的工程地质条件,构建引桥式接岸结构的ANSYS有限元数值模型。根据PDS模块抽样结果建立基于桩基承载力、胸墙一引桥连接点强度和结构位移等3种失效模式下的响应面方程,计算各随机变量影响结构可靠度的灵敏度和不同失效模式下接岸结构的可靠度,提出可供接岸结构优化设计参考的相关建议。     

RSM-FORM 的改进与环肋圆柱壳结构的可靠性计算(英文)

文章在用有限元法对结构进行强度计算和分析的基础上,应用RSM确定了环肋圆柱壳结构强度失效的功能函数;在对相关可靠度理论进行研究的基础上,将RSM与FORM相结合,对FORM进行了改进,解决了当量正态化和参数独立化问题,保留了功能函数的二次项,使计算精度满足实际工程的需要;最后用RSM-FORM对环肋圆柱壳结构强度的可靠性进行了计算分析,计算结果表明,RSM-FORM具有较好的计算精度。     

结构可靠度分析的智能计算法

模糊数学、神经网络、遗传算法并称为智能计算方法.对功能函数没有明确表达式的问题进行可靠度分析,本文提出了基于响应面重构的智能计算法,即构造一个模糊神经网络响应面并采用遗传算法进行可靠度计算.算例分析表明,该方法与传统的二次多项式响应面方法相比,计算精度较好,可大大减少有限元分析次数.该方法用于大型复杂海洋工程结构的可靠度分析,可相应提高工作效率和解题质量,具有实际应用价值.     

结构可靠度计算的实用二次二阶矩法

针对结构可靠度二次二阶矩法中曲率计算难度大,不便于工程推广的情况,利用矩阵理论建立了求解曲率的表达式,无须再从求解矩阵特征值的途径求解曲率值,简化了计算过程,提出了适应变量独立或相关情况的实用二次二阶矩法,算例验证了其精度和实用性。     

抗震分析中的多点激励问题

针对工程抗震分析中大跨度结构多点激励问题的分析方法进行了理论总结,并结合实际算例,对采用相对运动法和大质量法进行多点激励问题分析的计算结果与精确解进行了研究对比,给出了相关的结论。     

PLC船舶辅助机械控制系统的可靠性研究分析

传统的系统可靠性分析方法存在着分析精准度低的缺陷,无法满足需求,为此提出PLC船舶辅助机械控制系统可靠性分析方法。依据系统载荷应力与强度之间的干涉情况得到系统的可靠度积分公式,采用高斯积分方法对上述公式进行求解,得到可靠度值。设计故障树分析算法,将得到的可靠度值引入,计算系统的故障发生概率,实现PLC船舶辅助机械控制系统的可靠性分析。实验结果显示,提出的系统可靠性分析方法分析精准度平均值比传统高出33%。说明提出的系统可靠性分析方法具备极高的有效性。     

船闸水工建筑物结构的检测、评估与维修探讨

为加强老旧船闸养护工程管理,延长水工建筑物的使用寿命。从船闸的可靠度出发,运用现代测试技术及分析方法获取必要的结构功能指标与规范进行比对分析,加强船闸的安全性、耐久性和适用性的评估分析,并据此治理病态结构使其功能恢复到可以预期的使用状态。     

自升式海洋平台结构可靠性分析

根据S igurdsson等人提出的可靠度计算公式,采用等效荷载法建立自升式平台的结构极限状态方程,运用JC法计算了平台结构的系统可靠性指标,提出了平台系统的失效评判准则,并对在平台可靠度设计中应考虑的问题进行了探讨。     

重力式沉箱码头抗滑、抗倾简化指标分析及实例工程应用

针对传统重力式沉箱码头计算复杂、没有考虑其他建设环境对受力影响、主观系数取值较为模糊的背景,本文参考相关学者将可靠度指标引入重力式码头计算的方法,首先以广西防城港某沉箱码头为研究对象,详细探讨、分析了重力式码头重力式抗滑、抗倾指标表达式,并结合其他24个沉箱码头实例工程,探讨了重力式码头结构安全系数与可靠度指标的相关关系,最后在同时满足抗滑、抗倾可靠度指标的前提下,对实例码头结构断面进行了优化。优化结果显示,25个实例工程优化空间较大,结构断面减小最大比例为68.05%;最小为50.93%;平均达到59.37%。     

舰船动力齿轮传动装置悬置系统可靠性分析

针对传统可靠性分析方法计算出的可靠度数值过低,导致可靠性分析时的置信区间数值范围过小、可靠性分析适用性不强的问题,提出一种舰船动力齿轮传动装置悬置系统可靠性分析方法。首先分析动力齿轮的极限状态的曲面,采用二阶矩方法确定分析指标,考虑传动装置零部件的磨损机理,估计磨损参数,利用磨损参数,计算传动装置悬置系统失稳状态的失稳时间,得到舰船动力齿轮传动装置悬置系统可靠度,完成可靠性分析。实验结果表明:与传统分析方法相比,舰船动力齿轮传动装置悬置系统可靠性分析方法得到的置信区间的数值范围更大,适合实际分析使用。     

可靠指标约束条件下的混凝土结构优化设计

以可靠度指标作为混凝土结构优化设计的控制参数。首先建立结构的极限状态方程,把最优化方法求解结构可靠度指标作为约束条件,然后采用Lingo非线性规划软件求解混凝土结构的优化设计问题。最后结合计算实例进行比较,结果证明了该方法的准确性和高效性。本文的源程序只要结合实际工程稍加改动,便可进行其他混凝土结构的优化计算。     

既有简支粱桥结构体系可靠度分析方法比较

既有简支粱桥结构体系由于构件多,构造复杂,精确计算其可靠度往往非常困难。将结构体系可靠度计算的全部模式的综合方法、界限范围估值法和PNET法用于既有简支粱桥的可靠度计算,进行分析比较,得到实用合理的计算方法,有一定的实践意义。     

基于裂纹扩展的海洋平台疲劳可靠性分析

文章基于裂纹疲劳基本理论,针对在役导管架平台出现初始裂纹状态下结构承载力进行分析,考虑结构损伤与腐蚀等因素,建立了典型导管架平台整体结构模型和局部子模型,分析了在该工况下平台整体结构的疲劳强度,并确定了平台结构的疲劳关键部位。采用几何应力外插法计算了热点应力,基于疲劳裂纹扩展的疲劳分析方法,计算了疲劳关键节点的疲劳寿命与疲劳可靠度。该方法能够为海洋平台结构的维护和保养提供一定参考。     

基于ANSYS的高桩框架码头可靠度分析

随着可靠度在结构设计中运用的增加,对于码头结构可靠度分析问题引起了人们的广泛关注。本文结合典型高桩框架码头工程,基于大型通用有限元软件ANSYS建立码头非线性有限元模型,从结构材料性能和几何尺寸等方面选取影响极限承载力的概率统计参数,将非线性有限元法与响应面法相结合,拟合出的以码头整体极限承载力为抗力和以堆货荷载为荷载效应的响应面,运用蒙特卡罗法进行框架码头整体可靠度计算分析,探讨了该方法的可行性和应用特点。