初挠度对平面刚架系统可靠性的影响

本文对具有初挠度的平面刚架结构进行了系统可靠性分析。首先导出任意曲线单元的刚度矩阵,以anganathan方法求出主要失效机构,再分别按Ditlevsen界限法和简单界限法给出有初挠度平面刚架系统可靠度的上下限,并对两方法的计算结果作了分析比较。由算例可知,主要受力构件有初挠度时,对结构系统可靠度的影响应引起注意。     

基于随机有限元的空间梁板结构系统可靠性分析

影响船舶结构系统可靠性的因素有很多,所以有必要对其结构进行可靠性分析.为此采用空间梁元与板元来模拟空间梁板结构,运用将随机有限元法与确定性有限元法相结合的随机有限元理论,采用分枝限界法找出主要失效模式,利用改进的一次二阶矩法计算各失效模式的安全余量,最终利用各失效模式相关性和概率网络估算技术法计算结构系统的失效概率.编制了考虑材料的强度、梁板元的尺寸和外载荷等均为随机变量的三维梁板空间结构问题的随机有限元程序,最后通过实例进行结构系统可靠性分析计算.     

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。     

结构系统疲劳可靠性分析的一阶和二阶混合方法

本文提出了复杂结构系统疲劳可靠性分析的一阶和二阶混合方法。引进Ｈｏｈｅｎｂｉｃｈｌｅｒ等提出的并联系统可靠性分析的二阶渐近式计算失效途径的疲劳失效概率;利用并联系统等效线性安全余量的概念,形成由失效途径的等效失效单元组成的串联系统;并最终计算整个系统的疲劳失效概率。计算结果表明,这一方法能有效地提高结构系统疲劳失效概率的计算精度。     

自升式平台整体结构的三维系统可靠性分析

为使自升式平台整体结构三维系统可靠性计算模型更加贴近实际结构,建立基于空间刚架结构和空间薄壁结构两种系统可靠性分析模型.以三维梁元模拟空间刚架结构,以杂交梁元和加筋板格元模拟空间薄壁结构,并推导加筋板格元的修正刚度矩阵和反向结点力向量,弥补了计算反向结点力向量时采用等剪应力矩形元替代加筋板格元的不足,最后运用改进的分支限界法搜索主要失效路径并结合PNET法计算系统失效概率,通过实例对自存和作业等工况下平台系统可靠性进行计算,对比两种系统可靠性模型的优缺点,给出工程设计建议.     

结构系统疲劳可靠性分析的一阶和二创混合方法

本文提出了复杂结构系统疲劳可靠性分析的一阶和二阶混合方法。引用Ｈｏｈｅｎｂｉｃｈｌｅｒ等提出的并联系统可靠性分析的二阶渐近式计算失效途径的疲劳失效概;利用并联系统效线性安全余量的概念,形成由失效途径的等效失效单元组成的串联系统;并最终计算整个系统的疲劳失效概率。计算结果表明,这一方法能有效地提高结构系统疲劳失效概率的计算精度。     

一种基于方向概率的潜艇结构可靠性计算方法

潜艇结构可靠性分析属于多个相关模式串联的系统可靠性分析问题，本文通过随机空间的映射变换。将其多个失效模式的失效面统一变换到随机独立的标准正态空间（Gauss空间）内，以利用该空间球坐标沿其径向的x^2分布特性计算总体失效域上的失效概率，由于无须进行模式间相关性的近似分析，因而提高了系统失效概率的计算精度，潜艇两种耐压结构的可靠性分析算例表明，该方法实用性强，操作性好，精度较高，对于有高度非线性失效面方程的可靠性计算问题有很强的适应性。     

结构系统可靠性分析的人工智能β—分解法

本文基于β-分解，引入人工智能概念，对空间刚架结构进行系统可靠性分析．在进行主要失效途径识别时，来用人工智能中启发式搜索的思路，建立临界失效概率的概念，改进了β-分解法中的经验性，从而减少了计算时间.使用本文提出的方法，对船舶结构等算例作了计算，表明本文所提出的方法及方法的实施都是有效而且合理的．     

基于梁板结构的船舶系统可靠性分析及其优化

采用梁元和加筋板格元来模拟船舶空间结构,并建立相应的系统可靠性分析与优化模型。针对加筋板格可靠性分析中计算反向结点力向量时忽略加强筋影响而导致计算结果偏于保守的缺点,采用了完整加筋板格元的反向结点力向量和修正刚度矩阵,在此基础上采用分支限界法搜索系统主要失效模式并对其提出改进措施,保证了计算精度并提高了计算效率;运用界限搜索法求解模糊约束集的最优水平截集,进而求得系统可靠性约束下结构质量的模糊最优解,并与确定性优化设计结果对比,结果显示模糊优化模型具有更好的经济效益,可供工程借鉴使用。     

潜艇结构的失效模式及影响分析

在结构系统可靠性分析或系统安全分析中，主要是要对系统的失效模式有较深刻的理解。而FMEA（失效模式及影响分析）方法虽然简单，却很实用，能够透彻地理解系统的安全性要求，同时也为结构系统的风险分析（PRA）打下基础。本文对潜艇结构的失效模式与影响分析作了初步研究。     

超大型油船破损剩余强度可靠性分析

根据MARPOL公约,对CSR-H规定的破口范围进行概率分析。以一艘超大型油船为例,分别统计了单舱破损后各个肋位的静水弯矩概率特征和基于全球海况谱的一周波浪弯矩预报值;基于Smith法的船体梁极限弯矩计算软件,分别统计了各舱破损后极限弯矩的概率特征;采用改进一次二阶矩法,计算了各舱破损后的剩余强度可靠度。研究结果表明：机舱和首尾货舱发生破损后整船失效概率较低,中部货舱区域发生破损后整船失效概率较大,尤其在静水中垂破损工况下最危险,失效概率在10^-2量级。     

Reliability analysis of a bulk carrier in ultimate limit state under combined global and local loads in the hogging and alternate hold loading condition

The alternate hold still-water loading in hogging combined with wave loading is critical for the safe design of bulk carriers. The ultimate longitudinal strength of the hull girder of bulk carriers in this condition has been found to be considerably reduced by the action of local lateral pressure loads. In the present paper, an interaction equation based on the ultimate hull girder strength assessment obtained by nonlinear finite element analyses is adopted to consider the relationship between ultimate longitudinal bending capacity and average external sea pressure over the bottom. This interaction equation is used as the basis for the failure function. The annual probability of failure is obtained by FORM analysis considering two typical load cases, namely, pure longitudinal hogging bending moment and combined global hogging bending moment and local lateral pressure loads. The effect of heavy weather avoidance on the failure probability is evaluated. The results show that the local lateral pressure has a significant influence on the annual probability of failure of bulk carriers in the hogging and alternate hold loading condition.     

纵向弯矩下材料随机特性对复合材料船体可靠性的影响

The effects of stochastic characteristics of materials on the reliability of ship hulls made of composite materials under longitudinal moment were extensively studied using reliability and sensitivity calculations of a composite ship hull which was sagging.The reliability indices and failure probabilities of the ship in three kinds of failure modes (buckling,material failure,and ultimate collapse) were calculated by the surface response method and JC method.The importance factors of random variables in stochastic models,such as the model errors in predicting the ultimate longitudinal strength of ship and the longitudinal bending moment that the ship withstands,as well as the stochastic characteristics of materials in the models used,were calculated.Then,the effects of these random variables,including the stochastic characteristics of materials on the reliability index and the failure probability of ships which were sagging,were discussed with their importance factors.The results show that the effects of stochastic characteristics of materials on the reliability of ship hulls made of composite materials should be considered during the reliability assessment of composite ships.Finally,some conclusions and recommendations were given for high-speed ship design and safety assessment.     

大型集装箱船极限强度准则可靠性研究

本文对某一万箱级和某两万箱级的2型超大型集装箱船的极限承载能力分布、静水弯矩分布、波浪弯矩极值预报以及UR S11A要求的极限强度进行了分析，采用改进的一次二阶矩法（FORM），对2型船的失效概率进行计算，旨在验证满足UR S11A极限强度要求的超大型集装箱船的安全水平，以验证此强度准则的可靠性。     

梁板式高桩码头极限承载力概率分布

极限承载力概率分布是结构可靠度计算要解决的主要问题之一。针对在役高桩码头结构安全评估问题,选择结构材料性能参数与几何尺寸参数为随机变量,基于非线性有限元数值模型,采用蒙特卡罗法建立典型梁板式高桩码头极限承载力概率分布模型及统计参数。研究了水平荷载作用下无损结构的极限承载力概率分布及损伤位置、损伤程度和损伤数量对高桩码头极限承载力概率分布及统计参数的影响。结果表明:水平荷载作用下无损结构的极限承载力概率分布为正态分布,损伤位置、损伤程度和损伤数量不影响结构极限承载力的概率分布。在水平荷载作用下计算损伤结构的可靠指标时,可以采用无损结构极限承载力概率分布及统计参数进行计算。     

考虑随机材料、尺寸及初始缺陷的加筋板结构极限强度研究

为获得加筋板结构极限强度的统计规律,考虑结构材料、尺寸及初始缺陷的随机性（其数值可以认为是满足某种分布规律的随机量）,采用Monte Carlo结合非线性有限元进行强度的研究。在验证非线性有限元准确性的基础上,取结构尺寸、初始缺陷幅值、材料参数为随机变量,采用数值实验、最大熵法及K-S检验拟合获得极限强度的概率密度函数。结果表明,在较少样本时最大熵法可准确获得统计规律,为结构可靠性分析中复杂结构抗力模型的研究提供参考。     

潜水器载人舱的不确定性测度计算方法研究

本文研究状态函数中存在概率数和证据数的混合状态下的系统不确定性分析方法问题,用于解决在产品实现过程中部分信息的认知不足。传统概率分析方法无法建立认知不确定信息模型,无法反映产品在实现过程中不确定性影响的问题。本文将证据理论不确定度分析方法融入传统JC算法,在计算随机变量迭代时开展认知变量极值计算,进而可以处理随机和认知不确定性变量同时存在时的混合不确定性问题。本文建立了4500 m载人潜水器载人舱不确定度分析模型,基于改进JC算法计算得到载人舱失效似然性测度和失效可信性测度值,同时采用实验设计法对影响载人舱不确定性测度的因素进行分析,分析表明测度影响较大的因素是真球度和极限拉伸强度,测度对真球度和厚度两个因素的单位数量变化比较敏感。     

Structural reliability of two bulk carrier designs

The paper aims at quantifying the changes in notional reliability levels that result from redesigning a traditional single-hull bulk carrier to become a double-hull structure. The probability of failure is calculated using a first-order reliability method. The evaluation of the wave-induced load effects that occur during long-term operation of the ship in the seaway is carried out. The still water loads are defined on the basis of a statistical analysis that accounts for the ship type. The ultimate collapse bending moment of the midship cross section is used as the basis for the reliability formulation. It is shown that by introducing the double-hull in the bulk carriers their level of structural safety can be increased up to values typical of tankers. Additionally, the time-dependent degrading effect of corrosion on the ultimate moment is also taken into account in the reliability assessment of bulk carriers.     

深水Spar钻采储运平台极限强度可靠性分析

针对一种新型的深水立柱式Spar钻采储运平台(Spar Drilling Production Storage Offloading)的结构特点进行极限强度可靠性研究。SDPSO平台的中间舱段为储油系统,其结构的安全性尤为重要,本文验证了在波浪弯矩年极值条件下其特殊储油系统结构的安全性。采用SESAM/Wadam软件对SDPSO平台进行水动力计算,利用序列统计法得到年极值短期海况,然后采用极值I型分布得到该短期海况下的波浪弯矩极值;利用ABAQUS非线性有限元软件和改进的Rosenblueth法进行SDPSO平台中舱段的极限强度计算,并得到极限承载能力的概率分布。最后基于一次二阶矩法完成SDPSO平台弯曲极限强度的可靠性计算,结果表明平台结构极限强度具有较高的安全水平,为深海立柱式海洋平台设计提供了依据和参考。     

复合材料层合板螺栓连接接头极限强度分析

对基于不同渐进失效准则计算复合材料层合板螺栓连接接头极限承载力的高精度预报方法展开研究。基于Abaqus有限元软件,采用USDFLD子程序对接头进行渐进失效分析。分别采用最大应力准则、蔡-希尔失效判据、霍夫曼失效准则、蔡-吴失效准则、哈辛失效准则等5种失效准则进行数值计算。建立不同的场变量描述纤维、基体、界面的损伤状态,研究复合材料层合板螺栓连接接头在拉伸载荷作用下的损伤发展过程。研究表明,基于这5种失效准则计算的有限元仿真结果均与试验值较为接近,其中采用纤维失效和基体失效分开考虑的哈辛失效准则计算的复合材料层合板螺栓连接接头的极限强度与试验结果的准确度吻合最好,较适用于复合材料螺栓连接结构的有限元仿真。