耐压厚壁筒结构的可靠灵敏度分析

影响耐压厚壁筒结构安全可靠性的因素颇多,而这些因素大多都具有或多或少的不确定性,因此,利用结构可靠性方法来研究这些结构的安全性越来越受到科研工作人员的关注.在进行这些结构的可靠性分析时,由于各因素对结构失效的影响程度不同,因此关于各个因素对结构可靠性影响大小的研究具有重要的意义.本文利用结构可靠性计算的直接积分法和灵敏度计算的最新成果,对压力厚壁筒的灵敏度进行了计算分析.计算结果表明,耐压厚壁筒结构屈服应力和工作压力的微小波动对耐压厚壁筒结构失效的影响比其它三个因素的影响大得多,其所占的百分比分别为41.60%、29.01%,故建议在设计、制造、使用时,要严格控制这两个因素的变化.本文的理论研究和实际结构的计算研究对压力厚壁筒结构的设计、制造、使用具有较大的理论意义和实用价值.     

影响潜艇结构壳板失稳的各因素灵敏性分析

本文首先介绍了最新发展的灵敏度因子计算方法,建立了潜艇耐压圆柱壳壳板失效和的失效函数,介绍了结构可靠性计算的直接积分法和实际实施方法,最后,本文对潜艇耐压圆柱壳壳板失稳的灵敏度进行了计算分析。指出,Pc,σs,t的微小波动对潜艇耐压圆柱壳结构失效的影响比其它四个因素的影响大得多。其所占的百分比例分别为30.15%,28.67%,21.90%。建议在设计、制造和使用时,要严格控制这三个因素的变化。本文的计算研究对结构的设计。制造和使用具有较大的理论和实践意义。     

潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性研究

举艇耐压圆柱壳是潜艇承受外载的主要结构,其失效模式多种移样,而且相互关联,因此,潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性分析是一个多复杂、相关问题的可靠性分析问题,本文从潜艇耐压圆柱壳的失效模式建立到总体及各种失效模式的可靠性大小计算,建立了一套计算潜艇耐压圆柱壳结构可靠性的分析。编制了潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性分析计算机程序,并以具体潜艇耐压圆柱壳结构进行了可靠性分析,从其对耐压圆柱壳的计算结果可以看出,潜艇耐压圆柱壳结构的失效概率并不等于各失效模式的失效概率之和,这不同于Ｆａｕｌｋｎｅｒ做出的求和理论假定。本文的潜艇耐压圆柱壳可靠性分析,为多模态失效的系统可靠性计算开辟了新的途径,对潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性设计提供了一定的理论基础。     

自紧厚壁筒表面裂纹的应力强度因子研究

本文首先介绍了厚壁筒结构的基本计算模型和计算裂纹尖端应力强度因子的基本理论,接着利用边界元法计算了均匀内下不同厚壁筒内表面椭圆裂纹的应力强度因子,研究了其大小随椭圆裂纹不同而变化的规律,为厚壁筒结构的设计、制造以及疲劳寿命分析提供了许多有价值的参考资料。     

导管架平台的结构可靠性分析

由于平台长期处于恶劣自然环境中,其可靠性分析成为当前海洋结构基本性能研究的主要方向。针对空间导管架海洋平台,采用有限元分析方法对结构在随机载荷作用下的可靠性进行分析。考虑5种不同的设计波浪工况,基于Morison公式和线性波理论,分析结构的环境载荷,利用ANSYS软件分析空间导管架平台的响应。选取其中的危险工况,基于导管架平台结构位移和应力的失效模式,选取结构尺寸、材料参数及波浪载荷为随机变量,采用APDL语言结合Monte Carlo模拟对海洋平台的结构可靠性进行分析。结果表明,该方法可用于求解固定式平台结构在风浪流载荷作用下的可靠性分析,得到结构失效的主要因素,并改进桩底和甲板与导管架连接处的设计。可为防止结构破坏提供依据,为进行复杂结构的可靠性分析提供参考。     

船体梁与加筋板极限强度可靠性设计

本文应用结构可靠性分析方法,分别以船体梁和船体纵向加筋板极限承载能力为失效模式,对船体结构进行了安全评估和可靠性设计。应用所开发的新的改进可靠性计算方法,计算了基本物理量的不确定性对船体结构极限强度函数统计特征的影响,同时结合所开发的用于直接估算船体梁和加筋板极限强度的荛用计算方法,确定出不同船体结构的失效概率和设计目标安全指数,推导了局部安全因子,可以进行船体结构的可靠性设计与再评估。     

厚壁筒内表面椭圆裂纹的应力强度因子研究

本文首先介绍了用边界元法计算裂纹尖端应力强度因子的基本理论,接着利用边办元法计算了在均匀内压作用下不同厚壁筒表面椭圆裂纹的应力强度因子,并研究了其大小随椭圆裂纹不同而变化的规律,为厚壁筒结构的设计、制造以及疲劳寿命分析提供了许多有价值的参考资料。     

水下爆炸作用下舰船的剩余强度及可靠性评估

针对水下爆炸作用下的破损舰船结构,提出了一个基于船体剩余强度的可靠性分析模型.应用逐步崩溃原理,对船体的剩余强度进行研究.基于船体结构剩余强度的失效模式,建立爆炸作用下船体结构的可靠性分析模型,并采用重要抽样法对其进行计算.运用Fortran语言编制了基于剩余强度的破损船体结构可靠性的完整分析程序,通过算例对不同破口位置和横倾角的剩余强度及可靠性进行计算.结果表明舰船中垂时的失效概率比中拱时大;舰船底部破损是最危险的,此时可靠性较低;且横倾角对破损舰船的剩余强度影响较大.     

潜水器耐压结构可靠性计算及衡准

提出了一种潜艇及可潜器耐压结构可靠性分析计算方法。通过遗传算法直接搜索最大失效概率设计验算点的方法,来获得结构的可靠度值。开发出了实用计算程序。数值计算表明该方法有良好的通用性、收敛性和数值稳定性。分析讨论了各类随机变量变异系数对可靠性的影响。用与确定性设计计算规则所给出的安全性衡准相对比的方法,换算出可靠性分析中结构所对应的可靠性指标值,作为建立可靠性衡准的依据。     

不同设计变量情况下圆柱筒结构疲劳断裂寿命的灵敏性分析

首先提出了疲劳寿命的各因素灵敏梯度和灵敏度因子计算新方法,接着对确定性设计变量情况下的圆柱筒结构和含不确定性随机变量情况下的圆柱筒结构的疲劳寿命进行了灵敏性分析,得到了在影响耐压厚壁筒概率疲劳断裂寿命的诸多因素中,材料特性常数c,n的总影响比其它因素的影响大得多,c,n的精确性是计算或评估厚壁筒结构疲劳寿命的关键因素,所得结果对圆柱筒结构的设计、制造与使用提供理论依据.     

随机导管架平台结构动力可靠性及灵敏度分析

基于Kriging模型和一次二阶矩方法对具有随机参数的导管架平台结构动力可靠度进行了分析.首先根据首次超越破坏准则建立了随机结构动力可靠度的隐式功能函数表达形式.然后通过有限元分析得到用于隐式功能函数近似的Kriging模型,进而求得可靠度指标.最后根据可靠度对随机参数均值和标准差的灵敏度公式,分析了导管架平台可靠度对各随机变量的敏感性,并得出了一些有益于工程设计、参数优化和精度控制的结论.     

未来智能船舶推进系统的选型

本文首先对现有船舶机舱的安全现状进行了研究,对已发生的远洋船舶400多个机损案例的故障部件、故障类型、事故原因进行了统计分析,发现主机系统是事故发生率最高的部位,特别是活塞、缸套、气阀、喷油器这些燃烧室周围的部件。在发生事故的原因中,人因失误仍然是主要因素,占全部案例的83.1%。在此基础上,对目前六种典型的船舶推进装置的可靠性进行了分析,从推进装置的系统冗余数、部件数量、部件材料及运行条件等方面,对不同推进装置的可靠性进行了对比,发现目前在远洋船舶中运用最广的单机单桨直接传动装置可靠性最低,而多机多桨间接传动装置、调距桨推进和电力推进装置是适合未来智能船舶可靠的推进型式,特别是电力推进装置将是未来智能船舶的最佳选择。     

复合材料船体结构可靠性分析

本文综合考虑了复合材料本身及外载的多处不确定因素，首次对复合材料船全校 强度、可靠性问题进行了较全面的研究，考虑了多种失效模式并对复合材料结构本身的各随机变量的分布规律进行了统计分析。给出了一硬壳式下班钢艇的实例计算并分析了各种参数对船体结构可靠性的影响，得到了一些很有实际应用价值的结论。     

改进随机森林-蒙特卡罗法在A型液舱支座结构可靠性分析中的应用

[目的]随着液化天然气(LNG)船舶结构研究和设计深度的提高,需要有能够快速和准确地评估不确定性因素的可靠性分析方法。为此,提出基于改进随机森林-蒙特卡罗(RF-MC)法来解决A型独立液舱支座结构失效概率的计算问题。[方法]首先,根据不确定性因素的概率分布,使用MC法生成样本集;然后,以局部离群因子为准则,筛选出失效面附近的样本点,再对筛选出的样本点进行有限元计算后添加至训练集,通过重复训练随机森林近似模型,直至满足精度要求;最后,使用近似模型判别样本点是否失效,结合MC法计算结构的失效概率。[结果]综合考虑算法的准确率、复杂度和效率并结合算例1和2,可以发现在分析可靠性问题时改进RF-MC法比MC和BP-MC等方法具有更大优势。算例3的应用结果表明了改进RFMC法在A型独立液舱支座结构可靠性分析中的适用性。[结论]研究结果可为LNG船舶的优化设计提供可行的技术方案。     

基于统一的疲劳寿命预报方法（UFLP）的深潜器载人舱疲劳可靠性分析

疲劳是承受循环载荷的金属结构最重要的失效机制,现已有多种金属疲劳寿命预报方法。实际的设计、制造、加工和操作等工序环节中总是存在不确定性,这些不确定性的影响将在结构的疲劳寿命中富集,为此发展了疲劳可靠性分析。该文讨论了将疲劳可靠性分析方法和统一的疲劳寿命预报方法（UFLP）相结合的可行性,为海洋结构物的安全使用提供参考。文中的极限状态方程是基于统一的疲劳寿命预报方法（UFLP）得到的,并讨论了其中各参数对疲劳寿命的影响;针对一组TC4-ELI的疲劳裂纹扩展数据,分别采用Monte-Carlo法和JC法开展了疲劳可靠性分析,两种分析方法得到的结果彼此符合得较好。     

海洋平台结构系统疲劳可靠性分析的一阶二次矩方法

本文提出了海洋平台结构系统疲劳可靠性分析的一阶二次矩方法，海洋平台结构系统中疲劳破坏的失效途径用一由若于失效单元组成的并闻系统来模拟，失效单元代表了平台结构中易发生疲劳破坏的管节点，文中寻出了失效单元依次破坏时的疲劳寿命与它们在其他单元均未破坏下的疲劳寿命之间的一船关系式，并用一阶二次矩方法计算上述并联系统的失效概率。     

考虑载荷流泄时初始裂纹对船舶和海洋工程结构疲劳可靠性的影响

在船舶和海洋工程结构中,裂纹扩大时的载荷流泄现象已被大尺度疲劳试验中裂纹扩展速度减慢所证实。影响疲劳裂纹扩展的因素具有随机性质,因而研究载荷流泄对船舶和海洋工程结构疲劳可靠性的影响是有意义的。本文用Paris公式,结合改进的第二水准法,计算了一个实例,给出了考虑和不考虑载荷流泄疲劳可靠性分析的两种结果。结果的区别表明,如果要期望得到更合理的结果,则在船舶和海洋工程结构的疲劳分析中必须计及载荷流泄。     

基于光纤光栅传感技术的圆沉箱靠船墩结构健康监测*

采用FBG传感技术对某港区30万吨级原油泊位工程主体结构圆式沉箱靠船墩进行应变测试;利用虚拟仪器开发软件LabView作为开发平台,建立结构实时健康监测系统.对码头主体工程结构的应力情况进行实时监测、及时识别结构的累积损伤并评估其使用性能,对可能出现的灾害提前预警并建立相应的安全预警机制,提高码头主体工程结构的安全性和可靠性.所监测得出的钢筋应变结果,可以加深对圆沉箱结构在复杂外部环境下动力响应的了解,对类似结构的进一步研究发展具有现实的意义.     

Bi-fidelity Kriging model for reliability analysis of the ultimate strength of stiffened panels

A method based on a Bi-fidelity Kriging model is proposed for structural reliability analysis. It is based on adding low-fidelity data samples to the model to predict high-fidelity values, thus saving computational effort. Distance Correlation develops the correlation between the low and high-fidelity functions, initially proposed to assess the correlation between two variables. The bi-fidelity Kriging response surface model's efficiency as a surrogate model will be assessed for structural reliability problems that demand high computational costs, such as nonlinear finite element analysis structural models. The efficiency assessment is performed by comparing the accuracy of the failure probability predictions based on the Subset Simulation and First-order reliability method using the Bi-fidelity Kriging model as a surrogate for the performance function. The idea is illustrated by considering a representative component of marine structures analyzed by finite element analysis to create bi-fidelity scenarios to assess structural reliability with many variables. The results show that the proposed multi-fidelity method can provide an accurate failure probability estimation with less computational cost.