钻柱构件失效模式与安全韧性判据的研究

在对大量钻柱构件失效事故的失效分析结果进行综合统计和分析的基础上,采用断裂力学方法,研究了钻柱构件的主要失效模式及失效模式与材料韧性的相关性,提出和验证了防止钻柱构件早期失效、提高疲劳寿命和安全可靠性的韧性要求．     

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。     

考虑约束效应的概率断裂失效分析

针对试样几何、加载方式会在裂纹尖端产生不同的约束效应,对存在缺陷的构件进行安全性评定、寿命评估和失效概率计算时考虑约束效应,在R6失效评定曲线基础上,采用T-应力作为约束参量,建立与约束相关的失效评定曲线.在单向和双向载荷情况下,利用Mont-carlo法对存在半椭圆形表面裂纹的构件进行概率断裂力学分析,并与由传统R6失效评定曲线得到的结果进行比较.在不同的双向载荷比和裂纹几何情况下,讨论约束效应对裂纹失效概率和失效点位置预测结果的影响程度.结果表明,裂纹尖端的约束效应对构件断裂失效概率和起裂点位置均具有较大的影响;载荷比越大,由两种评定曲线计算得到的失效概率越接近.     

支座失效下基础隔震结构的损伤路径识别

为研究基础隔震结构的隔震支座意外失效后,剩余结构在三维地震动作用下构件的损伤指数和结构的损伤路径变化,利用三维整体结构弹塑性分析与抗震性能评估软件Perform-3D对隔震结构进行分析.通过对支座未失效和支座失效时的隔震结构的构件损伤进行损伤指标评价,比较构件损伤指标的大小以此来确定结构损伤路径的分布及变化规律.对一个6层的基础隔震结构进行分析,结果表明,角部隔震支座的失效会引起构件的损伤指标的剧烈变化,使得隔震结构支座失效位置上部构件的破坏路径成为主要的损伤路径.     

弯矩作用下网状泡沫金属孔棱的可能失效模式

泡沫金属是一种具有广泛用途的工程材料。该文以高孔率网状泡沫金属为研究对象,建立了这种多孔材料的简化结构失效模型,研究了相应多孔构件在弯矩作用下的失效模式,这些失效模式包括孔棱的拉断、剪切和屈曲等。得出了这类多孔构件由于弯矩载荷作用而导致孔棱失效的系统的数理关系,包括孔棱失效时多孔构件所受名义弯矩与孔率的数理关系,以及对应于各种失效形式的条件表征。结果表明:当此类多孔构件承受弯矩载荷时,脆性材质多孔体的孔棱多发生拉断破坏,韧性材质多孔体的孔棱则可能发生剪切断裂。     

强震作用下城市连续高架桥倒塌失效模式

高烈度地震区内城市高架桥梁结构是城市交通的命脉,但当其遭遇强震导致失效时会造成不可预估的社会后果.高架桥或者其构件发生损伤导致自身不能发挥正常的使用功能时认为桥梁失效.以某六跨连续梁高架桥为工程背景,采用OpenSees软件建立了三维非线性有限元计算模型,基于增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)法和加权秩和比法来判别在强震作用下该高架桥在的连续倒塌失效模式.计算过程中考虑支座的摩擦滑移,根据损伤值的变化来判断构件的状态,对连续梁桥各个构件的失效次序进行统计,给出具有统计意义的地震倒塌失效模式和最弱失效模式.结果表明:根据加权秩和比法得到的倒塌失效规律和最弱失效模式基本一致,首先是起到摩擦减震的滑动支座失效,其次是固定墩和固定支座失效,最后非固定墩失效.研究结果可为类似连续梁高架桥的抗震分析和地震失效倒塌模拟提供一定的参考和借鉴.     

考虑不同失效模式的索杆结构构件面积缺损限值研究

索杆结构长期服役过程中的锈蚀会造成构件截面损失,导致结构内力的重新分配,影响结构的安全性能。文中基于可靠度理论与结构极限状态分别建立了构件强度失效、钢索松弛失效及节点变形失效3种失效模式,并得到了不同失效模式临界状态下的可靠度限值控制不等式;通过力学推导,给出了以缺损面积为变量的杆件内力与节点位移变化公式,依据该公式可计算出可靠度限值控制不等式中的影响系数矩阵;引入钢材的锈蚀模型并结合非线性规划,提出了一种确定索杆结构构件面积缺损限值的方法。对一Levy型索穹顶的构件面积缺损限值进行了算例分析,并与规范限值进行对比。结果表明：索杆结构中的多数构件在强度失效与变形失效模式下的面积缺损限值高于耐久性限值,但松弛失效模式下的构件面积缺损限值小于耐久性限值,如按该限值要求对结构进行设计及维护将有可能发生钢索松弛失效;而安全性限值对于钢索构件较为严格,对于钢杆构件则与耐久性限值相同。因此,需综合考虑3种失效模式与规范限值,并按最严格的结果进行控制。     

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.     

钢筋砼构件抗裂失效不定性及其可靠度模糊概率分析

本文利用概率论和模糊数学．分析影响结构构件抗裂失效的不定性因素．将构件抗裂失效认为是一复杂模糊随机事件．并提出了相应的可靠度模糊概率分析模型．最后本文结合算例介绍了用此模型计算抗裂失效概率Ｐ或可靠指标β的具体方法和步骤，其结果满足工程设计要求．     

减速器输出轴断裂失效的分析

文中在减速器输出轴疲劳破坏失效定性分析的基础上，应用断口分析和断裂力学的方法，估算了引起减速器输出轴疲劳破坏的工作应力，使用寿命等。这一估算，不仅证实了定性分析的结果，而且对于类似构件的设计，制造和使用等均有参考价值。     

基于热失效与灵敏度的故障模式分析方法

针对测试性验证试验中现有故障模式分析方法主观性、盲目性较强以及历史数据缺乏的问题,在传统方法的基础上,提出基于热失效与灵敏度分析的改进故障模式分析方法。首先,依据现有方法的不足,明确了改进故障模式分析方法的流程;其次,建立试验对象温度场分布模型,分析温度对性能退化的影响;然后,通过识别工作中的过热区域分析由热失效造成的故障模式;最后,依据灵敏度分析结果进一步补充对试验对象功能影响较大部分的故障模式。实例应用表明,与传统方法相比,该方法在热失效分析基础上,结合功能特性分析,能够获得更加完备的潜在故障模式,有效提高了测试性验证试验样本的可信度。     

关于机械系统突发性故障的若干思考

分析了机械系统渐发性故障和突发性故障的不同的数学内涵,从非线性动力学角度说明了导致突发性故障的两种机制,论述了突变理论用于突发性故障描述的可能性及应用方式．建立了动静件径向摩擦转子系统振动状态突变的数学模型．为机械系统突发性故障的阐释、描述、诊断与预测提供依据．     

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.     

机械零件相关失效可靠度及灵敏度计算的Monte Carlo方法

机械零部件可能发生多种失效模式,而且各个失效模式往往不是相互独立的.用理论方法计算相关失效模式下的可靠度需要做出一些假设或简化,可能带来较大的误差,失效模式的相关性使可靠性灵敏度的计算更加困难.根据灵敏度和偏导数的定义,提出了多种失效模式下可靠性灵敏度的数学模型,并用Monte Carb方法实现求解,探讨了如何获取合理...     

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.     

基于复杂网络理论的供应链级联效应检测方法

针对供应链网络中的级联效应问题,建立了系统化检测的级联效应方法,提出了供应链网络中重要性节点的界定规则,并给出了动态的节点重要性评价方法.进而计算出最大连通子图规模,衡量了该节点失效对整个供应链造成的破坏性.仿真结果表明了该方法的有效性和实用性.     

混凝土单轴压缩破坏过程的三维细观数值模拟

从细观力学的角度出发,将混凝土视为由骨料、砂浆及二者之间的界面所组成的三相复合材料,利用蒙特卡罗方法,产生骨料在试件中的随机位置,建立了混凝土圆柱体试件三维数值模型。进行单元划分,对试件中骨料、砂浆和界面单元的材料号进行自动识别及赋值。通过三个计算方案研究了混凝土单轴压缩下的力学性能及破坏过程,模拟了混凝土材料从裂纹的萌生、扩展、贯通直到宏观裂纹产生导致破坏的过程。结果表明,该数值模型及计算方法能够较好地反映混凝土在单轴荷载作用下的力学特性。     

对砌体剪-压破坏准则的研究

对现有国内外剪压砌体破坏准则进行了分析比较,并指出了其中的不足.基于力学原理,采用数理统计分析法建立了剪-压砌体破坏准则.相对而言,该破坏准则不仅能反映剪-压砌体可能出现的各种破坏形式,而且不同破坏形式之间有明确的界限,力学概念明确,适用于各类砌体.由该准则推得的砌体抗剪强度计算值与试验结果、现行规范取值吻合较好,形式简单,便于计算,可供砌体结构理论分析和工程设计时参考.     

高温高压含硫气井屏障部件失效概率分析

目前中外油气井定量风险评估普遍采用的WellMaster和OREDA的井屏障部件失效概率数据库对四川盆地高温高压含硫气井的准确性及适用性均较差.因此,为了针对四川盆地高温高压高含硫气井特点,根据各井屏障部件的质量、服役环境、测试结果和管理水平等分析,对井屏障部件实际服役条件下的失效概率计算方法进行研究,利用层次分析法将评价指标分为目标层、准则层、方案层3个层次,采用1-9标度法建立评价矩阵进行失效影响因素的加权权重计算,实现定性与定量方法的结合,准确地获取了不同井况条件和井屏障现状下的失效概率值.结果表明,基于层次分析法所建立的失效概率修正计算方法可以有效地结合各部件影响程度的已知数据,同时可对数据库的失效数据进行较为准确的修正.     

非平衡刚度胶-铆混合连接接头特性及失效机制

为解决汽车轻量化中混合材料车身的异质材料连接问题,研究了碳纤维增强环氧树脂复合材料（carbon fiber reinforced polymer,CFRP）与铝合金非平衡刚度四钉压铆-胶接混合连接接头力学性能及失效机制.基于重导入和预定义场技术,建立了CFRP/Al非平衡刚度混合连接接头的非线性有限元分析模型,据此对混合连接压铆、回弹及拉伸载荷渐进失效机制进行仿真;对混合连接与单一连接力学性能和失效形式进行了对比分析.结果表明,所提出的建模方法能够同时考虑铆接成型过程和混合连接工艺顺序对混合接头连接特性的影响,混合连接最大载荷及能量吸收预测误差分别为2.3%、5.2%,具有较高的性能预测精度;铆接在失效初期对胶接具有加强作用,失效形式为先胶层失效后铝板拉伸失效,仿真与试验结果较为一致.