结构时变可靠度计算的全随机过程模型

为了对既有结构的可靠性进行正确评估，必须考虑时间变化的影响，对目前可靠度分析中采用的只考虑荷载随时间变化的半随机过程模型进行改进。基于结构抗力和作用效应相互独立的基本假设，充分依据作用效应和抗力的时变特性，考虑结构抗力为独立增量过程，并计算了抗力的自相关系数，得到了计算结构失效概率的近似算法，建立了结构时变可靠度计算的全随机过程模型。通过实例验证，该方法简单易行，便于工程应用，为基于时变可靠度理论的既有结构评估和寿命预测提供理论依据。     

基于分项系数法的既有框架结构可靠性鉴定表达式的研究

采用全随机过程模型的简化模型,根据既有结构抗力与荷载的特点,建立了既有框架结构基于分项系数法的可靠性鉴定表达式,采用现行规范计算目标可靠度的校准法,在不降低结构可靠性指标的前提下,推导了不同目标使用期下最优荷载和抗力分项系数的计算公式,编制程序计算了不同目标使用期的抗力和荷载分项系数。该鉴定表达式可以比较方便的应用于既有框架结构的可靠性评估。     

基于分项系数法的既有框架结构可靠性评估

为了对既有框架结构的可靠性进行评估,采用全随机过程模型的简化模型,根据既有结构抗力与荷载的特点,建立了既有框架结构基于分项系数法的可靠性评估表达式;随后,应用现行规范中计算目标可靠度的校准法,在不降低结构可靠性指标的前提下,推导了不同目标使用期下最优荷载和抗力分项系数的计算公式,并通过编程计算了不同目标使用期的抗力和荷载分项系数,以及不同目标使用期下的地震作用折减系数.算例表明,该评估表达式可以比较方便地应用于既有框架结构的可靠性评估.     

系杆拱桥可靠性分析研究

结合工程实际，采用“JC法”进行系杆拱桥构件的可靠性计算。根据实际检测数据，考虑结构抗力和荷载的变化，计算当前结构构件的可靠性指标。考虑实际结构系统中，构件能力与荷载的相关性，确定结构系统比较合理的可靠性指标，完成当前结构承载能力的评估。     

在役钢筋混凝土桥梁的可靠度分析及其寿命预测

针对既有钢筋混凝土桥梁的特点,建立了结构抗力的衰减模型,并利用结构荷载的模型及目标可靠指标来预测其寿命。应用所研究的方法对一座钢筋混凝土桥梁的承载能力可靠度进行了分析和评估,为该桥的维修加固决策提供了重要的依据。     

基于多层Bayes先验抗力模型的结构信息更新

根据结构抗力蜕化的特点，针对模型选择和模型参数的主观不确定性，建立了多层Bayes先验抗力模型，推导了基于直接检测、同类结构检测、荷载验证3种具体信息的模型更新方法．算例分析表明，多层Bayes先验抗力模型可以较好地考虑主观不确定性，由此实现的信息更新能够综合先验信息和结构具体信息，使主观不确定性得到减小，结构可靠性评估预测更为接近真实情况．     

现役水工钢闸门结构剩余寿命的预测

基于可靠性原理，确定了现役钢闸门结构构件最低可靠度设置标准．采用类比的方法确定了现役钢闸门结构可靠度评估时荷载的统计参数，建立了钢闸门结构构件抗力的衰减模型．在此基础上，提出了基于可靠度理论的现役钢闸门结构剩余寿命预测算法，并以受弯构件为例，对其剩余寿命进行了预测．结果表明，提出的方法在预测闸门构件剩余寿命时是有效的．     

基于车辆荷载模型的斜拉索索力随机模拟及疲劳分析

为了满足斜拉索状态评估和养护管理的需求,提出基于车辆荷载模型的斜拉索疲劳寿命分析方法。以桥梁收费站的静态称重数据和桥面监控资料为依据,采用极大似然估计和最大期望(EM)算法,建立了12类车型及车重、轴重、车速等相关参数的车辆荷载统计模型。基于Monte-Carlo方法、泊松过程理论和车辆跟驰模型,编写计算程序进行随机车流仿真分析,随机生成车辆荷载的作用位置和大小,并在影响线上加载得到活载索力时程,将其与长期监测系统得到的实测活载索力时程进行对比分析,验证了该模型的有效性。然后,考虑车辆荷载模型的长期趋势,结合腐蚀斜拉索的应力-疲劳寿命(S-N)曲线和Miner线性累积损伤理论,分别对未腐蚀和腐蚀2种情况的斜拉索长期性能进行了分析与预测。研究结果表明:各车型质量统计数据呈现多峰分布特征,建立随机车辆荷载模型时,宜采用混合分布模型,并考虑车重与轴重之间的相关性;建立的随机车流仿真模型计算得到的活载索力与实测活载索力具有较高的相似度,相对熵(KL)散度在0.1左右,证明该模型能较为准确地模拟实际的交通荷载流,可用于进一步的分析和预测;腐蚀是影响斜拉索疲劳寿命的重要因素,根据试验桥的分析结果,未腐蚀的斜拉索基本不存在疲劳问题,但腐蚀使斜拉索的疲劳寿命迅速降低,甚至会发生早期断裂。     

考虑共同作用时深基坑支护研究

针对软土地基的特性,提出了考虑土体抗力释放与结构模型随施工过程改变的计算模型,方法实质是将部分释放掉的抗力作为增量荷载的一部分,通过计算实现其在土弹簧中的重新分布,更加真实地反映软土基础支护实际情况.工程实例计算结果表明通过考虑土体抗力释放与结构模型改变更合理地反映土、桩、支撑之间的共同作用,其计算结果接近实测值.     

抗力分项系数的概率极限状态设计法

针对现行规范规定的承载能力极限状态下设计表达式中存在的缺陷,基于概率极限状态设计法建立承载能力极限状态下仅有简单荷载组合作用时求解抗力分项系数的公式.在确定抗力分项系数时通过设定不同的参数数值(荷载效应组合、荷载效应比、抗力变异系数、结构破坏类型、安全等级等)及可靠度分析,对结构的承载能力极限状态进行研究,求出与结构可靠指标一一对应的抗力分项系数.     

近空间飞行器机翼动态可靠性分析

为保证飞行器的结构可靠和飞行安全，开展近空间飞行器机翼结构动态可靠性分析和寿命预测是十分必 要的，基于近空间飞行器机翼受力分析，在考虑随机载荷和强度变化下给出了机翼动态可靠性分析的新方法。 首先分析了飞行器机翼截面的剪切应力、拉压应力和相当应力的计算; 然后考虑气动载荷作用次数用泊松随机 过程表征; 在机翼强度干涉理论的分析结构强度的基础上，提出截尾正态分布描述气动载荷的新方案，建立了 机翼动态可靠性模型，给出了可靠性指标; 分析了强度退化和飞行动态对可靠性的影响，以给出保证飞行器结 构可靠性的基本要求，为结构可靠性控制器设计提供参考。仿真结果表明，在实际飞行中若要保证飞行器的结 构可靠性，应尽量避免飞行速度过快增加及负迎角和大迎角，条件允许的情况下适当增加飞行高度。     

Stress-Strength Structural Reliability Model with a Stochastic Strength Aging Deterioration Process

A stress-strength structural reliability model was proposed with a stochastic strength aging deterioration process. In structural engineering,the deterioration of structure＇s strength should be the total of the deterioration owing to continual wear, fatigue,corrosion,etc.,and the abrupt deterioration as a result of randomly variable loads. The deterioration of structure＇s strength should be influenced by both the internal deterioration owing to direct wear and the external deterioration due to randomly variable loads.Meanwhile,the load process was given as Poisson square wave process. The reliability was derived using stress-strength interference theory. In particular,the reliability was also given when random variables followed the normal distribution.     

导管架平台的随机有限元可靠度分析

海洋工程中存在诸多的不确定性因素。从结构材料性能参数到所受到的主要荷载,无不存在随机性。传统的确定性分析方法已不能满足要求。以数理统计和概率论为基础的可靠性设计方法现在成为趋势。由于海洋荷载的复杂性,在导管架可靠性设计时,采用随机有限元和可靠性理论相结合的方法,及蒙特卡罗随机有限元法。采用功率谱密度方法对导管架平台进行波浪载荷作用下的随机动力响应谱分析。在考虑风载荷、波浪荷载以及海流荷载等不确定因素条件下,借助有限元软件ANSYS概率设计模块,用蒙特卡罗随机有限元法对结构可靠度进行综合评估。并分析各种载荷因素对平台可靠度的影响,得到了较满意的结果。     

舰船纵向弯曲强度可靠性分析的动态模型

在多种载荷联合作用下舰船总纵强度可靠性分析计算中，考虑时间因素，用随机过程代替随机变量，即以动态模型与第二水平法相结合求解可靠性指数，分析表明，此方法较静态模型能更好地反映实际情况，对在役或老龄舰船尤为适用。     

涡轮盘随机结构可靠性研究

摘要：利用有限元软件对转子进行可靠性分析时,转子的结构以及其他设计参数都是以确定量来进行分析的, 不能实现设计参数为随机情况下的可靠性分析。以弹性力学为基础,从转子的微元体出发,推导出离心力和温度场同时对转子系统影响的等厚度和变厚度轮盘任意一点的应力计算式。考虑了转子随机结构尺寸、温度应力、转速和材料强度等参数的随机性,利用应力-强度没干涉模型、积分随机有限元和Gram-Charlier级数方法对转子进行可靠性分析,实现了转子系统随机结构的可靠性计算,且计算精度较高。     

应用随机有限元法分析受损伤人字型变电构架的可靠性

采用随机有限元方法对受损伤的变电站人字型变电构架进行了可靠性计算分析。分析中主要考虑了材料和荷载的不确定性以及构件的损伤。分析结果表明,用随机有限元计算受损伤的人字型变电构架的随机响应是可行的。利用计算出的随机响应量的统计参数,在假定其分布后,可以用一次二阶矩法估算结构控制截面的可靠度指标,进而可以讨论损伤对构架控制截面可靠度指标的影响,并为下一步的模糊综合评判奠定了基础。     

结构非概率可靠性优化设计

在结构质量限制条件下，提出了一个结构非概率可靠性设计的数学模型。数学模型由两个优化过程组成。第一个优化过程是在结构质量约束下极大化结构非概率可靠性。第二个优化过程是在载荷不确定性条件下，考虑结构应力，位移约束和极小化结构质量。其中第二个优化过程嵌套在第一个优化过程之中。作为一个数字算例。用所提出的优化模型进行了一个桁架结构的非概率可靠性优化设计。当关于所有不确定性载荷的信息严重缺乏时，设计者宜采用最小值最大化法则进行结构非概率可靠性优化设计，设计者如何仅对某个不确定性载荷的特性知之甚少而对其他不确定性载荷的波动变化有较好的了解，则可事先确定其他不确定性参数的值而最大化该不确定性参数。     

考虑不确定性因素的时变可靠度计算方法

针对机械设备在使用过程中受到的时变不确定性因素(如荷载、环境及材料自身等因素)影响,建立了基于随机微分方程的时变可靠性预测模型,提出了考虑不确定性因素的时变可靠度计算方法.该方法考虑了机械零件强度和工作应力的演化过程,能够计算出机械零件在任意时刻的可靠度,解决了用概率设计方法设计的机械零件仅知道其设计可靠度而不知道零件在使用期间任意时刻可靠度的问题,可以对复杂不确定性因素作用下的设备进行时变可靠性评估,进而对使用期的可靠性指标变化趋势进行预测,为设备的维修和维护提供参考.     

非高斯平稳相关载荷过程的线性组合

采用Winterstein的以矩为基础的上通率估计法，确定组合载荷的上通率及极值。利用Terada的矩估计法，确定组合载荷的统计矩。通过对具有不同概率密度函数的载荷过程的组合，分析了非高斯性和相关性对组合载荷特征值及载荷组合系数的影响。结果表明，当用平稳随机过程模拟载荷过程时，忽略非高斯性及相关性会导致组合载荷特征值的低估。