基于随机有限元的车辆结构可靠度分析研究

提出了一种运用可靠度理论中的改进一次二阶矩法和有限元分析相结合的方法,并以转向架结构为对象,对构架侧梁关注部位进行了可靠度分析.分析考虑了结构、材料及外载荷的随机离散性,给出了结构的可靠度指标,同时通过各随机变量的灵敏度分析,给出了它们对结构设计与制造可靠性的影响程度.     

连续埋地管线沉陷情况下可靠度分析

场地的不均匀沉陷是埋地管线破坏的重要原因之一.运用均值一次二阶矩法和ANSYS中的蒙特卡罗法对埋地管线在地面沉陷位移、材料性能参数、内水压力等随机变量下的可靠度进行计算分析,得到考虑和不考虑管道内水压力时的可靠度系数和失效概率.结果表明,地面沉陷位移的变异性对沉陷区埋地管线的可靠度有着十分重要的影响,与不考虑管道内水压力作用的结果相比,考虑管道内水压力时的失效概率较大,可靠度系数较小;管道壁厚和直径的变异性对沉陷区埋地管线的可靠度也存在着不可忽视的影响.     

应变疲劳可靠性分析的有限元法

将随机有限元与可靠性理论相结合来计算应变疲劳可靠性．随机有限元采用Taylor展式随机有限元法。可靠性理论采用改进的一次二阶矩法．针对复杂的交变载荷，采用运动强化模型反映塑性应变引起的各向异性和包辛格效应．应力应变曲线以骨架曲线形式表示，描述材料塑性性质和记忆特性，屈服应力增量可用来解决包括材料循环硬化或循环软化影响在内的塑性滞后现象．运用随机有限元计算出局部多轴应力应变的随机响应，推导出了局部应变偏导的迭代格式，从而可求出功能函数的偏导数，根据改进的一次二阶矩法计算可靠度系数．     

腐蚀燃气管道地震波作用下的可靠性分析

城市腐蚀燃气管道是震后恢复中重要的生命线工程之一,因此对腐蚀燃气管道在地震条件下的可靠性分析具有重要的意义.根据地震波传播产生的轴向应力和腐蚀应力模型,建立了城市腐蚀燃气管道可靠性评价的极限状态方程,采用蒙特卡罗方法模拟了管道的失效概率.由淮南市燃气管道案例的分析结果发现,地震对管道产生轴向应力作用主要归因于峰值地表速度;地震和腐蚀作用对燃气管道的破坏作用较为严重,并且因地震波传播的影响区域很大,对两种因素进行综合分析具有重要意义;减小管材屈服强度、工作压力等参数的变异程度,能够有效地增加腐蚀燃气管道的可靠性;由管道安全的变量重要性分析,得出交通荷载、影响系数和弯曲惯量系数对管道安全最为重要.     

采用等效载荷的装甲车辆扭力轴疲劳可靠性评估

为了评估扭力轴在随机载荷作用下的动态疲劳可靠性,提出了一种基于疲劳可靠性异量纲干涉模型的扭力轴动态疲劳可靠性评估方法。将实测扭力轴载荷频次谱进行分布拟合,生成随机载荷历程,利用雨流计数法获得载荷幅值、均值和循环次数,经平均应力修正后统计极值载荷分布,构建等效输入应力谱,避免了多次载荷等效的统计分析;基于材料P-S-N曲线,应用样本集聚原理建立疲劳寿命概率分布连续模型,实现变幅应力疲劳寿命的连续表达。对某扭力轴疲劳可靠度的分析结果表明:在寿命为15×104 km时,计算的扭力轴疲劳可靠度与文献方法计算结果相对误差小于2%,扭力轴疲劳可靠度的50次和10 000次仿真结果的变异系数均小于1%。     

采煤机截割部扭矩轴的动态可靠性分析

考虑结构和材料等随机参数对零件动态可靠性的影响，避免轴系产生共振，利用Workbench软件建立扭矩轴参数化有限元模型.用模态分析法求解前六阶固有频率和临界转速，并与传递矩阵法比较，证明了结构和转速设计的合理性.结合谐响应分析，说明共振失效应考虑一阶固有频率.通过响应面设计和拉丁超立方抽样法完成对扭矩轴结构、材料参数的抽样，运用BP神经网络拟合一阶固有频率的功能函数，并求解随机参数的可靠性灵敏度.采用一次二阶矩法(FOSM)计算轴在特定转速下的可靠度，并用Monte-Carlo模拟法(MCS)进行了验证，说明转速设计较为可靠.通过灵敏度分析，明确了对扭矩轴动态可靠性影响最大的因素，为轴的稳健优化设计奠定基础.     

基于累积损伤的随机结构系统刚度可靠性分析

根据疲劳载荷造成的累积损伤对材料极限应力的影响,结合材料强度与弹性模量之间的关系,给出了结构构件在基于累积损伤下的剩余弹性模量的表达式,并分析了其数字特征。考虑结构的随机性,在求解可靠性指标时,采用改进的一次二阶矩法和随机有限元相结合的算法,以改进的分枝限界法寻找主要失效模式,以PNET法计算结构系统可靠性。算例表明:结构系统在设计寿命内虽然满足了系统疲劳可靠性的要求,但随着使用寿命的增加,结构系统刚度可靠性在下降,当疲劳载荷循环次数大于11.08×105时,结构系统结构刚度可靠性不能满足设计要求。     

埋地灰口铸铁管失效预测模型及影响参数分析

针对研究解决早期埋设的灰口铸铁管存在的破损频繁、漏失严重等影响输配水安全问题,运用管土相互作用受力模型得到管道应力,结合灰口铸铁管的腐蚀模型、剩余强度评价方法和失效准则,得到管道失效预测模型,最终利用蒙特卡罗方法计算管道可靠度,并进行影响参数分析.计算结果表明:大直径管道失效主要由环向应力控制,而小直径管道失效多为纵向应力控制;由于渗漏或不均匀沉降引起的管道基础局部流失在腐蚀深度超过一定深度时对失效概率的影响较大;腐蚀模型参数、未支撑长度、剩余强度参数对安全因子分布具有重要影响.腐蚀是影响灰口铸铁管失效的重要因素,意在减缓腐蚀速度的管道防腐技术可以有效减少管道的失效频率,延长管道使用寿命.     

某转向架构架的可靠性及可靠性灵敏度

结合UIC615-4标准,对某转向架构架在各工况下进行了有限元强度分析,获得了最危险工况下构架危险点的应力响应.通过拉丁超立方抽样方法与试验设计方法获取构架危险点的应力与随机变量的仿真样本,并利用BP神经网络的非线性映射功能训练得到应力响应关于随机变量的显式表达式.结合随机摄动技术、一次二阶矩法及矩阵微分法,对构架的可靠性及可靠性灵敏度进行了分析,所得结果对转向架构架的工况和载荷优化具有一定的指导意义.     

腐蚀管道剩余寿命预测及结构可靠度分析的VB/MATLAB程序实现

腐蚀缺陷管道剩余寿命预测与结构可靠性计算问题不仅是管道完整性及安全性评价的重要组成部分还是材料界研究重点。该文以灰色理论GM（1,1）模型和传统计算结构可靠度的JC法为基础,使用VB和MATLAB开发腐蚀管道剩余寿命预测及结构可靠性分析计算程序,解决了两个计算程序的接口问题。使MATLAB在数值运算上的强大功能和VB在界面设计上的优势得以综合发挥。程序界面简单、操作方便快捷,且通过实例验证,计算结果较快,数据合理,程序编制准确无误,为腐蚀管道剩余寿命预测、复杂结构可靠性分析和腐蚀检测周期确定提供依据,具有可行性和实用性。     

涡轮增压器压气机叶片静强度可靠性分析

应用有限元法对某增压器压气机叶片进行了静应力分析与计算,得到危险点的应力均值,然后通过改进的一次二阶矩法对该叶片进行了静强度可靠性分析,在该方法中引入了多元线性回归法来逼近状态函数．结果分析表明该叶片是可靠的     

粘钢加固钢筋混凝土梁可靠性分析

为了按照《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068—2001）要求的可靠指标进行钢筋混凝土梁的粘钢加固设计,根据现行《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）和Chen—Teng模型建立了钢筋混凝土粘钢加固梁的极限状态方程,通过一次二阶矩法计算了由使用功能改变引起的粘钢加固混凝土梁抗弯可靠性指标．计算结果表明按此方程设计的粘钢加固混凝土梁可靠指标基本大于3．7,满足《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068—2001）的要求,可以按此方法进行混凝土梁的粘钢加固．     

结构强度随时间变化的平台结构可靠性分析

海洋平台结构在使用期间由受到各种损伤，使得结构材料强度随服役时间的增加而下降，因为损伤和时间密切相关，所以在讨论损伤对结构强度的影响时，引进了时间变量，分析了４种损伤：即疲劳，凹坑，腐蚀和海生物损伤，推导出时变构件可靠性计算的有关公式，在此基础上，运用改进一阶二次矩法及蒙特卡洛重要抽样法，编制了单个构件可靠性分析程序ＩＳＭ，利用该程序对平台单根管件进行可靠度的计算与分析，结果表明，文中所述的原理和     

埋地管线在沉陷情况下的可靠性分析

场地的不均匀沉陷是导致埋地管线破坏的重要原因之一.目前,有关埋地管线在沉陷情况下的可靠性研究甚少,为了研究埋地管线在沉陷大位移下的可靠度,运用蒙特卡罗法对埋地管线在地面沉陷位移、材料性能参数、内压等随机变量下的可靠度进行计算.同时通过对变量的敏感性分析,发现地面沉陷位移、管线的直径、厚度及管线内压的变异性对计算结果影响较大.增加地面沉陷位移和管线内压将导致管线应力的增加,降低了管线的可靠度,失效概率增大;而增大管线的直径和壁厚将导致管线应力减小,提高了管线的可靠度,失效概率减小.因此减少地面沉陷位移,降低管线内压,增大管线的直径和壁厚有助于提高埋地输油钢管的可靠度.     

舰船纵向弯曲强度目标可靠指数初探

编制可靠性分析实用程序，将波浪载荷作简化处理，对现有舰艇和油轮 作了纵向弯曲强度可靠性分析，求出了相对可靠指数。这些可为确定目标可 靠指数准备条件、积累数据。同时得出了破坏概率和中剖面模数之间的关系 曲线，供设计时参考。建议尽快制定基于可靠性原理的舰船结构设计统一标 准，为最终实现按性能直接设计舰船结构的目标创造条件。     

打孔管道焊接修复结构的残余应力测试

输油管道上的打孔盗油案件时有发生。对被打孔的管道，只能采用焊接方法抢修，而焊接产生的残余应力影响管道承压能力和剩余寿命。为了解管道修复中焊接残余应力对管道完整性的影响，用钻孔法分别测试了打孔管道的不同焊接修复结构的残余应力，并和管道螺旋焊缝处的残余应力进行了对比。测试结果表明，焊缝近处存在残余应力，且距焊缝越近，残余应力越大。管道修复结构中的残余应力的第一主应力多为拉应力，其最大值为管材屈服极限的70．94％；管道螺旋焊缝处的残余应力的第二主应力为压应力，其最大值约为管材屈服极限的74.66％。同时在焊接接管的根部存在较大的残余应力。     

铜尾矿流变特性与管道输送阻力计算

流变参数是管道输送系统设计的基础,采用RST-SST型软固体流变仪进行尾矿浆体流变特性试验,确定了不同固相质量分数下尾矿浆体的屈服应力、黏度系数.当浆体固相质量分数大于70%后,屈服应力会随着固相含量的增加而显著上升.对矿浆进行剪切变稀试验发现,屈服应力可下降40.9%.针对不同尾矿浆体开展标准坍落度试验,当固相质量分数小于74%时,尾矿浆具有良好的流动性及较大的坍落度.利用得到的尾矿浆体的流变特性参数,进行了临界流速、摩阻损失的计算,为尾矿管道输送系统设计提供参考.     

海水环境下初始含水率对蒙脱土压缩特性影响规律研究

通过开展不同盐度、不同初始含水率的蒙脱土压缩试验,探讨海水环境下初始含水率对蒙脱土压缩特性的影响规律。试验结果显示,在初始含水率大于1.5倍液限时,盐度对重塑屈服应力的影响比较小;在初始含水率小于1.5倍液限时,盐度对重塑屈服应力有显著影响,且盐度越低影响越大。另外,盐度较低时初始含水率对e*100和C*c影响比较大,且均随着初始含水率的增加而增加。     

基于应变设计的长距离输送管道抗震可靠度评估方法*

根据QSY-GJX-0135-2008埋地管线穿越强震区管道应变设计方法,结合目前国内外工程可靠性设计规范,提出了一种基于应变设计的管道抗震可靠度直接计算方法。该方法综合考虑了地震荷载作用和管道材料本身材料性能的不确定性,建立了管道在地震作用下的应变极限状态方程,研究不同地震烈度下,不同管道径厚比的管道可靠度指标变化规律,给出管道可靠性评估。结果表明:管道径厚比的变化对管道的安全性有着显著影响,相同地震烈度下,管道可靠度指标随着管道径厚比的增加呈指数减小;地震烈度越高,地震效应越大,管道的可靠度指标越低;基于应变设计的管道抗震可靠度计算方法,实现了管道在地震作用下的管道可靠度定量描述,符合工程实际,能够为科学、合理地进行管道抗震设计提供一定的计算依据。     

大庆原油凝点温度附近屈服特性研究

为了研究停输后沿线管内原油的屈服应力分布,采用管输模拟的实验方法,研究了大庆原油在凝点温度附近的屈服特性.结果表明,大庆原油的屈服应力与动冷终温的关系曲线存在一拐点温度,此拐点温度为凝点以上2℃;当动冷终温一定时,原油的屈服应力与测量温度之间呈指数关系.通过对实验数据的综合分析,建立了屈服应力与动冷终温和测温的经验关系式,为铁大线管道停输后再启动过程的水力计算提供了基础数据.