考虑载荷作用次数的失效相关系统可靠性模型

研究了随机载荷作用次数对系统可靠性的影响,运用载荷-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了随机载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.考虑系统中零件的失效相关性,在不作独立假设的前提下,运用系统级载荷-强度干涉模型建立了串联系统和并联系统可靠性模型;根据随机载荷作用的统计学意义,运用顺序统计量理论建立了载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数,在此基础上,建立了载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.并运用Monte Carlo方法对随机载荷多次作用下的失效相关串联系统可靠性模型进行了仿真实验,验证了本文模型的正确性.     

相关失效系统的可靠性模型

从共因失效发生的机理出发,利用条件概率,从系统中某一指定部件的可靠度推广到某指定m个部件均完好的概率,建立了与实际更相吻合的共因失效新模型·该模型使用简便,并能更全面地计算系统元件之间的相关性,弥补了传统共因失效模型的信息遗漏问题,同时也避免了传统共因失效模型所面临的组合爆炸问题·最后给出实例,并将典型的串联和并联系统的计算结果与β因子模型的计算结果相比较·结果表明,β因子模型偏于保守,这与定性分析的结果相吻合,也证明了该理论模型的正确性·     

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.     

考虑啮合齿对失效相关性的齿轮系统可靠性评估

为了考虑齿轮系统在输入扭矩载荷作用下啮合齿对的失效相关性,详细分析了齿轮时变啮合关系,基于蒙特卡罗抽样方法,提出了考虑齿轮啮合时变特性及失效相关性的仿真方法。编写了考虑多种失效模式和时变啮合关系的可靠性仿真程序,以齿轮的齿根弯曲和齿面接触静强度失效模式为研究对象,分析了多种失效模式的共因失效现象和时变啮合特性,并比较了所提出方法与传统的串联系统可靠性分析方法之间的差异。算例表明:随着载荷作用次数的增加,传统方法由于未考虑相互啮合轮齿的失效相关性、时变特性和各轮齿强度的不确定性,从而高估或者低估了齿轮系统的可靠度,表明文中提出的方法更贴合实际,评估结果更趋于合理。     

随机结构系统综合考虑静强度、刚度和疲劳的多失效模式的可靠性分析

在结构系统使用过程中, 将可能出现多种失效形式, 例如静载失效、疲劳失效和刚度等失效形式. 根据疲劳载荷造成的随机裂纹对结构极限应力和截面模量的影响, 给出了结构构件在裂纹扩展下的构件剩余抗力的表达形式, 分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式, 并考虑了各失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响. 具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理以及各失效模式之间的相关性, 给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法. 结合数值算例对结构系统进行了综合考虑静强度、刚度和疲劳的可靠性分析, 表明在不同的使用年限内, 结构系统失效概率是不同的, 静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响也是不同的; 该方法比只考虑单一因素(或静强度、或疲劳、或刚度等)下的结构系统可靠性分析更符合结构系统使用的真实情况.     

相关失效模式多自由度随机滞回系统可靠性分析

在Bouc-Wen模型的基础上,研究了具有相关失效模式多自由度非线性随机滞回系统可靠性分析问题．基于首次穿越模型,应用不完全概率信息理论、四阶矩技术和Gram-Charlier级数逼近技术,对随机滞回环参数多自由度非线性随机振动系统可靠性问题进行分析．研究表明,在考察时间范围内的大部分情况下,由独立随机参数描述的随机系统各阶响应表现出强相关特性;相关失效模式是系统失效的主要模式．其分析计算结果与Monte-Carlo模拟结果吻合较好,从而解决了由滞回环本身随机性引起的具有相关失效模式的多自由度非线性随机振动系统可靠性分析问题．     

焊接结构的失效及断口分析

焊接结构在复杂和苛刻的条件下长期工作会出现裂纹、磨损或损坏,严重时甚至导致设备报废。但损坏往往是局部表面破坏造成的。鉴于此,文章对焊接结构件的脆性失效、塑性失效、疲劳失效等失效形式的特征和断口形式进行分析。根据其失效形式及断口特征,并结合材料特性、工作环境等因素,及时查明失效原因。从而最大限度地提高焊接结构产品质量,减少或避免损失。此方法简单可靠易行,可广泛应用于实际生产。     

计算系统可靠性的一种改进方法

本文简单叙述了 J.A.Abraham 和 W.G.Schneeweiss计算系统不相交项的算法,提出了一种新的改进方法.这种方法仅运用布尔代数,避免了三进制运算,主要优点是简单、快速.     

钢缆类相关失效系统的可靠性分析

对钢缆进行力学性能分析及可靠性建模,能够对其在使用过程中的可靠性进行评估.首先,通过将钢缆简化为并串联模型,考虑了Weibull效应和Daniels效应对其力学性能的影响;然后,应用次序统计量推导出具有Weibull效应的串联系统强度的Weibull分布表达式;其次,分析了具有Daniels效应的并联系统的强度计算公式和分布函数;最后,在不作钢丝失效独立的假设下,通过条件概率和分步计算对钢缆进行了可靠性建模.研究表明,所建立的钢缆类并串联系统可靠性模型能够为钢缆的可靠性分析提供依据,并且能反映相关失效的影响.     

空间刚架结构屈曲及后屈曲失效过程分析

本文应用非线性杂交应力单元进行空间刚架结构大挠度屈曲及后屈曲失效过程分析.采用了一种根据当前刚度参数而交替使用载荷、位移控制迭代来追踪屈曲路径、临界载荷的数值计算方法.计算结果表明,本方法确是行之有效,并对工程实际设计有一定的参考价值.     

具有多失效模式机械构件的失效概率计算

将线性变换与统计试验法结合起来，考虑构件失效模式的相关性，采用相关抽样的方法计算机械构件的失效概率。     

复杂混联体系失效区域的确定与积分方法比较

为研究复杂混联体系失效区域的快速确定,采用体系失效域可视为若干维变量取定值时条件失效区间的集合的思路,提出了一种基于体系组成方式的失效域确定方法。该方法依据体系失效曲面的混联组成方式,确定出当其余维变量取定值时沿某坐标轴方向直线与体系失效边界的交点,获得对应的条件失效区间。应用该方法对多个算例进行了可靠度分析,结果证实:当失效边界较为复杂时,采用较多积分节点的梯形积分(Trapezoid integration)方法精度较好且稳定;而Gauss-Hermite或Gauss-Legendre积分方法的精度则依赖于计算时选用的坐标系或积分区间,若选用不当则失效概率将会相差数倍以上。研究表明基于体系组成方式的失效域确定方法具有较好的效果;当能接受较多计算量时,采用梯形积分方法来计算复杂混联体系可靠度是一个较好的选择。     

基于可靠度的输电塔抗风优化研究

提出一种基于可靠度约束的输电塔实用抗风优化设计方法.首先,识别出体系的失效模式并找出关键杆件同时提取各失效模式对应的安全余量方程,计算各失效模式的可靠指标.然后,对可靠度不满足的失效模式通过加强关键杆件的方法进行优化.最后,对各失效模式进行综合求出体系可靠指标,若体系可靠度满足要求则优化结束,若体系可靠度不满足则通过优化最小可靠指标的失效模式来提高体系可靠度直到满足为止.编制程序对塔架进行了若干个风速的优化,分析结果表明:1)在完整失效路径上存在关键的破坏杆件,对关键杆件进行优化可以有效地提高体系可靠度;2)这是一种直接消除结构薄弱点的优化,优化效果好;3)随优化风速的增大,优化的效率将变低;4)方法计算简单,结果合理.     

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.     

中震下基于位移的RC多层框架-剪力墙结构失效相关性研究

以层间变形失效为主要失效模式,采用Monte-Carlo方法,在中震作用下对RC多层框架-剪力墙结构进行了失效相关性研究,得出了RC多层框架-剪力墙结构在中震作用下部分失效相关性统计规律,简化了结构体系可靠度的计算.     

一种新的信度估计

应用相关系数的信息燕结合重排不等式,引入了一个新的信度系数ζ,并证明了ζ≥α且在某些情况下,ζ可以弥补α系数、β系数及γ系数的不足,有时ζ比λ2还好。     

基于参数化概率盒模型的系统可靠性分析方法

针对机械系统存在的一类随机和认知不确定性混合的问题,提出一种基于参数化概率盒（probability box, p-box）模型的系统可靠性分析方法. 基于序列迭代解耦方法获得单失效模式的最小可靠度指标;针对随机与认知不确定性混合的多失效模式问题,建立基于参数化p-box不确定性的系统可靠性分析模型;考虑各失效模式之间的相关性,通过线性相关度分析方法计算得到各失效模式间的相关系数矩阵;提出串联系统和并联系统可靠性求解方法,与传统双层蒙特卡罗采样方法相比,本文方法具有较高的系统可靠性计算效率,能够满足实际工程需求.