大型复杂结构体系可靠度分析的QR法

介绍了笔者提出的大型复杂结构体系可靠度分析的QR法,它是以结构塑性极限分析理论及样条离散化结合起来创立的,其中包含塑性极限荷载-QR法、最易失效机构-QR法及主要失效机构-QR法.主要失效机构-QR法只寻找结构体系的主要失效模式,避开了寻找结构体系全部失效模式,主要失效模式远少于结构体系实际存在的全部失效模式.最易失效模式-QR法只寻找一个最易失效模式,避开了寻找结构的多个主要失效模式.塑性极限荷载-QR法,只寻找塑性极限荷载,避开了寻找结构体系失效模式.这些方法都可以考虑非线性的影响.计算结果表明,利用这种方法分析复杂框架结构体系可靠,计算简便,满足精度要求.     

一种不依赖失效路径的结构体系可靠度分析方法

传统的结构体系可靠度分析方法依赖于结构失效路径的分枝和约界技术,导致主要失效模式难以识别、体系失效概率计算工作量巨大.鉴于此,本文结合弹性模量缩减法和随机有限元法,提出了一种不依赖失效路径的结构体系可靠度分析方法.首先利用随机有限元法计算结构的随机响应量,据此定义单元承载比和基准承载比,以判别结构在不同受力状态下的高承载单元.然后利用变形能守恒原理建立结构内力重分布和损伤演化模拟的随机弹性模量缩减法,进而根据塑性极限状态下高承载单元的弹性模量缩减幅度确定结构主要失效模式,并利用多失效模式的联合失效概率计算结构体系可靠度.研究表明,该方法消除了传统方法中潜在失效路径对主要失效模式识别和失效概率计算的干扰,能够取得更高的计算效率和精度.     

疲劳与强度耦合下结构系统可靠性研究

本文首先建立了考虑疲劳载荷和静载荷同时作用下的结构系统可靠性分析模型.并针对在疲劳与强度耦合下的结构系统可靠性分析中,采用改进的分支限界法搜索主要失效模式存在计算量过于庞大的问题,提出一种基于增量时间法来判别系统主要失效模式.引入承损伤比和承力比两个参数,并以该阶段系统的时间增量最小为准则选取进入主要失效模式的单元,组合顺序失效元即可生成系统主要失效模式.该方法可为快速合理评估结构系统可靠性提供理论参考依据.     

小震下基于位移的高层框架-剪力墙结构失效相关性研究

为了简化结构体系可靠度的计算,有必要研究失效相关性问题.文中以层间变形失效为主要失效模式,采用Monte-Carlo方法,在小震作用下对高层框架-剪力墙结构进行了失效相关性研究,得出了高层框架-剪力墙结构在小震作用下部分失效相关性统计规律.     

考虑拉索抗力衰减及破断的斜拉桥可靠性分析

采用阶段临界强度分枝-约界法对一座斜拉桥模型进行了主要失效模式的搜索,分析了拉索抗力衰减及拉索破断情形下系统主要失效模式和系统可靠度的变化情况.结果表明:未出现断索情形时,结构系统主要失效模式间的相关性很高,但在有拉索破断后,主要失效模式间的相关性出现了明显分组特征;系统可靠度指标随着拉索抗力的衰减而逐渐降低,考虑拉索破断时,外索破断后剩余结构系统可靠度指标降低较多,得到了破断后对剩余结构系统可靠度影响最大的拉索位置,可为斜拉桥结构设计提供参考.     

中震下RC高层框架、剪力墙结构失效相关性分析

为了简化结构体系可靠度的计算,有必要研究失效相关性问题.文中以层间变形失效为主要失效模式,采用蒙特卡罗方法,在中震作用下对RC高层框架,剪力墙结构进行了失效相关性研究,得出了RC高层框架,剪力墙结构在中震作用下部分失效相关性统计规律.     

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.     

基于失效树的连续刚构桥体系可靠度研究

文章讨论了针对连续刚构桥破坏机理和失效准则,采用失效树的方法进行桥梁体系可靠性分析;运用全局临界强度分枝-约界准则识别结构体系主要失效模式,以JC法计算各主要失效模式的可靠指标,结合失效模式的相关性,提出了连续刚构桥体系可靠指标计算流程。以某连续刚构桥为例,分析了不同构件的失效类型及失效顺序,绘制了相应失效树图形,计算了连续刚构桥主要失效模式的可靠指标、失效概率及桥梁结构体系可靠性。研究结果表明各失效模式间的相关性非常高,主梁比桥墩更易失效,给出的连续刚构桥体系可靠指标计算流程可以全面反映连续刚构桥体系失效问题。     

基于矩阵力法的杆系结构可靠度计算方法

在基于矩阵力法的单位载荷算法计算出杆系结构破坏过程中结构内力的基础上 ,使用一次二阶矩法计算了元件的可靠度 ,并通过结构失效的判断准则确定结构失效路径 ,采用分枝 -限界法从众多的失效模式中搜索结构的主要失效模式。使用PNET方法计算了结构的失效概率。     

基于矩阵力法的杆系结构可靠度计算方法

在基于矩阵力法的单位载荷算法计算出杆系结构破坏过程中结构内力的基础上，使用一次二阶矩法计算了元件的可靠度，并通过结构失效的判断准则确定结构失效路径，采用分枝-限界法从众多的失效模式中搜索结构的主要失效模式。使用PNET方法计算了结构的失效概率。     

工字型截面构件的船体板架结构可靠性优化

利用有限元方法进行结构分析,建立失效模式的安全余量方程,失效模式的可靠性指标由一次二阶矩法确定,由分枝限界法识别主要失效模式,结构系统和主要失效模式的可靠性指标之间的关系通过ＰＮＥＴ法（概率网络估算法）确定,并依此导出系统可靠性指标相对设计变量的导数。结构的可靠性优化,通过考虑具有工字型截面梁元的稳定性,将设计变量减少一半,降低优化规模,然后,采用最佳矢量法完成两类优化设计：在结构系统可靠性约束下     

钢筋混凝土框架结构的可靠性分析

提出了一种新的可靠性分析模型，即基于附加转角法将结构失效方式转化为随机线性互补规划模型统一处理．它不需进行结构重分析与验算塑性铰转动能力，而通过解一系列随机线性互补规划识别结构主要失效模式．算例表明本文方法是可行的，而且塑性铰转动能力不容忽视．     

基于随机有限元法大跨度斜拉桥体系可靠度分析

大跨度斜拉桥由于存在众多不同的失效模式,导致其体系可靠度分析比较困难。但在众多失效模式中,仅有主要的失效模式对整个结构系统的失效概率起决定性作用。β约界法是体系可靠度分析中一种简单而精确的用于搜索主要失效模拟的方法。在β约界法搜索失效模式的过程中,需计算各个单元的可靠度指标。基于有限元的可靠度分析方法是一种高效和精确的可靠度计算方法,用该法研究了一座大跨度斜拉桥的体系可靠度问题。分析结果表明索的失效在整个斜拉桥的失效中起关键作用。     

顺层岩质边坡变形破坏特征及稳定性数值模拟

针对顺层岩质边坡岩层结构面倾角θ和边坡角α两个参数,采用离散单元法研究了不同工况下总计270个边坡模型的变形破坏特征,统计得到不同变形破坏模式对应的岩层结构面倾角θ与边坡角α的范围,并基于强度折减法研究了两个参数与边坡稳定性的关系,揭示了顺层岩质边坡变形破坏机制及稳定性特征. 研究结果表明:依据边坡变形破坏特征,提出了四种顺层岩质边坡变形破坏模式,即坡脚沿岩层结构面的滑移-剪切破坏,坡顶沿岩层结构面的滑动-剪切破坏,岩层下缘弯曲-剪切破坏,以及岩层上缘翻折-拉裂破坏. 在此基础上,分析并归纳了这四种模式的产状、变形特征以及可能的破坏模式等一般规律. 边坡安全系数fs随结构面倾角θ的增大先减小后增大,在减小过程中达到最小值后迅速上升,然后变缓回落.边坡安全系数fs随结构面倾角θ变化过程中,当θ约等于α-7. 3°时,fs取得最小值,此时对应的边坡稳定性最差.     

基于耦合概率法的空间杆系结构失效概率分析

结构失效概率的量化计算是预测结构剩余寿命的重要途径之一.以结构三阶耦合失效理论为基础,通过应力变化率法和杆件移除法相结合评价单元杆件失效模态的相关系数,建立了一种空间杆系结构失效概率计算的新方法.首先采用耦合概率法分析得到结构在不同子系统破坏模式下失效概率上界与下界的表达式,并与泰勒展开法进行验证比较分析.同时进行六角星型穹顶结构破坏实验,最后通过应力变化率法分析结构加载破坏全过程的杆件内力时程曲线,总结出六角星型穹顶结构破坏与耦合失效概率区间的变化规律.结果表明,耦合概率法能够很好地展示多子系统间的组合失效结果,将多维积分转化为一维积分,具有较高的计算精度的同时仍具有很好的适用性,可用于计算空间杆系结构失效概率区间,预测结构破坏模态并量化评价结构可靠性.     

加筋土挡墙结构系统的可靠性分析

基于系统可靠性理论,在分析加筋土挡墙内外部稳定极限状态方程基础上,研究各失效模式的逻辑关系,建立加筋土挡墙结构系统的可靠度计算模型,并进行实例分析。研究结果表明:加筋土挡墙结构的可靠度不等于单一失效模式下的可靠度,可靠性分析时应进行结构系统可靠度计算;加筋土挡墙中单层(根)筋材的抗拉断与抗拔出破坏模式是不相容的;内部稳定性是由多根筋材的稳定性所构成,遵循k/n模型;外部稳定性的4种失效模式是混联系统,抗滑稳定性与抗倾覆稳定性是不相容关系,并与地基承载力稳定性和整体稳定性构成串联系统;局部稳定性也遵循k/n模型,加筋土挡墙的内部稳定性、外部稳定性和局部稳定性三者构成串联系统。     

失效相关结构系统可靠性分析及近似求解

从分析相关程度对结构系统可靠度的影响入手,对失效相关结构系统可靠性的近似计算方法进行分析,提出了失效相关结构系统可靠度近似求解的新方法,对传统求解方法进行改进·在给定临界相关系数的基础上,按相关程度大小先后把各失效形式分成强相关、弱相关、中等相关3类·首先采用PNET法的有关原则对强相关失效形式进行聚类简化,提取主失效形式,再把各主失效形式分成弱相关和中等相关两类,分别采用不同的近似原则求解系统可靠度,有效地提高了结构系统可靠度求解的计算效率和计算精度·算例验证了方法的可行性和有效性·     

微加速度计多失效模式可靠性分析

以梳齿式电容微加速度计为研究对象,开展考虑刚度失效、黏附失效等多个失效模式共同作用下的可靠性分析。首先,建立表征各失效模式的数学模型;并利用结构可靠度方法进行各失效模式的可靠性分析。然后,进行各失效模式的相关性分析,获得相关系数矩阵。最后,以各失效模式可靠性结果和相关系数矩阵为输入,建立微加速度计多失效模式可靠性分析模型;并进行相应的可靠性分析。一方面给出了微加速度计的可靠度,用于判别微加速计是否满足可靠度要求;另一方面给出了微加速度计各失效模式和各随机变量的量化的重要度排序,用于确定具有针对性的可靠性提高措施。     

基于位移的RC多层框架结构失效模式相关性分析

为了简化建筑结构体系可靠度的计算,有必要研究失效模式之间的相关性,它对体系可靠度的分析有重要影响.把各层的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(Monte-Carlo)方法,对多层框架结构在小震、中震和大震作用下进行了失效模式相关性研究,得出了多层框架结构在小震、中震和大震作用下部分失效模式的相关性统计规律.