对数正态分布无失效数据的可靠性分析

对于对数正态分布的无失效数据问题 ,利用构造先验分布的减函数法给出失效概率的多层Bayes估计 ,从而求出对数正态分布参数与可靠性指标的估计 ,解决了对数正态分布无失效数据的可靠性分析问题     

用几何法求构件的可靠指标

本文所介绍的计算结构可靠指标的几何法既适用于随机变量为正态分布、对数正态分布及极值Ⅰ型等分布情况,也适用于基本随机变量相关的情况.该法将各种分布的随机变量转化成标准正态变量,然后用迭代法求解.几何法与过去常用求可靠指标的一次二阶矩法相比,具有迭代次数少、收敛快、精度高的优点,并在计算出可靠指标的同时,求出设计验算点值.当进一步研究随机有限元和结构系统的可靠度时,需对结构反复进行分析,有时需多次求可靠指标,这时,用几何法求解将更合适.     

一种正态分布结构可靠性的改进算法

针对传统强度-应力干涉模型存在的局限,提出了一种改进的结构可靠性计算方法.利用泰勒级数展开求解非线性极限状态函数的可靠性系数,采用样本试验数据估计随机变量的分布参数,从而解决了分布参数未知、极限状态函数为非线性的正态分布结构在一定置信水平下的可靠性置信区间的计算问题.     

离散型随机变量的概率密度函数及其应用

利用单位脉冲函数定义了离散型随机变量的概率密度,给出离散型随机变量与其独立的连续型随机变量和分布的计算公式,且证明其和分布不可能为正态分布。     

对数正态分布无失效数据的Bayes统计分析

利用对数正态分布的性质,从失效概率在时间相差较小的情况下应具有时间的连续性出发,讨论了检验时刻失效概率的分层Bayes估计,进而利用分布函数曲线拟和方法得到了母体参数的线性回归估计,并结合实际问题进行了计算．     

基于重要抽样法的风电齿轮箱齿轮可靠性灵敏度分析

为了评估风电齿轮箱齿轮参数对其失效概率的影响,以1.5 MW风电齿轮箱高速级从动轮为研究对象,假设影响齿轮强度和应力的各个参数服从正态分布的随机变量,基于重要抽样方法对齿轮齿面接触疲劳和齿根弯曲疲劳失效分别进行可靠性灵敏度分析.分析结果表明,齿轮齿面工作硬化系数对齿轮接触疲劳失效的影响最大,齿轮弯曲强度计算的寿命系数对齿轮弯曲疲劳失效的影响最大,齿轮失效概率随各设计参数标准差的增大而增大.分析结果可以为风电齿轮箱齿轮的设计制造提供参考.     

混合对数正态分布最大值的极限分布

设{Xn,n≥1}是独立同分布的随机变量序列,并且每个随机变量Xn服从混合对数正态分布.Mn=max{Xk,1≤k≤n}表示{Xn,n≥1}的部分最大值,同服从混合对数正态分布的独立随机变量最大值的极限分布以及相应的赋范常数.     

任意分布参数结构系统频率可靠性灵敏度研究

在对具有正态分布参数系统的频率可靠性及其灵敏度研究的基础上,在设计参数前四阶矩已知的情况下,利用Edgeworth级数法把服从任意分布的标准化的随机变量的概率分布函数近似地展开成标准正态分布函数,推导出任意分布参数的频率可靠度及其灵敏度的计算公式.在推导过程中放松了对随机变量向量X分布概型的限制,使其更接近于工程实际,提高了工程设计中的精度.并应用实例对具有独立失效模式的任意分布参数的多自由度连续随机动态结构系统的频率可靠性进行了研究,也进一步说明了所提方法的有效性和实用性.     

基于加速寿命试验的IGBT模块寿命预测和失效分析

针对IGBT可靠性分析与寿命预测问题,提出了一种利用加速寿命试验对IGBT模块使用寿命进行预测的新方法.论述了加速寿命试验的原理与方法,提出采用对数正态分布描述IGBT模块的寿命分布,以阿伦尼斯模型为基础,利用极大似然估计法对试验数据进行统计与分析,建立了IGBT模块的寿命预测模型,实现了对正常应力下模块寿命的科学估计,并对IGBT模块的失效机理进行了详细分析.结果表明,IGBT模块寿命服从对数正态分布,纠正了以往认为其服从Weibull分布的错误思想.随结温差和平均结温的增大,IGBT模块寿命逐渐减小,并且当模块到达寿命终点时,其最终失效形式为热失效.     

用可靠性平均安全系数校核外压容器的稳定性

提出了采用可靠性平均安全系数进行外压容器的稳定性校核的方法,并在机械强度可靠性设计的基础上,建立了将呈非正态分布的变量转化为呈正态分布的变量模型,以获得可靠性安全系数.通过用此方法校核受各种载荷的外压容器,并将应力和强度的变化以及失效的不同后果考虑到设计中,比用稳定系数的常规设计方法更安全、更经济.     

拱坝的失效模式与可靠度

本文研究拱坝的失效模式与可靠度．针对某拱坝，首先完成随机变量的统计量，然后，应用三维随机有限元法，在算出该坝的点可靠度的基础上，探讨了坝体与坝基联合作用下，开裂的可能性，并得出开裂深度与可靠度的关系．通过建立在条件概率基础上的体系可靠度公式，找出拱坝的最大可能失效模式与相应的可靠度．     

高拱坝安全分析中的不确定性因素研究

为解决高拱坝确定性评价的弊端,综合应用概率统计理论、结构可靠性原理与风险分析等非确定性方法进行高拱坝安全分析。利用统计推理与假设检验研究了影响高拱坝失效的洪水水位、地震加速度及材料参数的分布规律与估计量的算法,利用二阶矩法计算了高拱坝失效模式的发生概率。分别利用确定性与非确定性方法对某高拱坝进行了安全评价,通过比较表明：利用失效概率、风险值两个指标对高拱坝进行安全评价可以兼顾安全性、经济性的平衡。     

谷幅收缩对高拱坝变形及应力状态的影响分析

溪洛渡拱坝蓄水初期出现了较为明显的谷幅收缩现象,且量值远超同类工程,有必要开展谷幅收缩变形对拱坝变形及应力状态的影响研究。针对坝体已经历的三次完整蓄水-消落过程,对各条测线谷幅变形进行函数拟合,在此基础上,计算了各个蓄水-消落周期下,正常蓄水、死水位工况下坝体变位和坝体应力,对比分析了考虑谷幅收缩变形对大坝位移、应力及分布规律的影响。结果表明,正常蓄水工况下,在变形方面,一定幅度的谷幅变形引起坝体向上游变形趋势,可以部分抵消水沙压力造成的坝体向下游变形作用,使大坝变形减小;在应力方面,一定幅度的谷幅收缩会大大降低上游坝面坝踵拉应力和下游面坝体压应力,改善大坝受力状态。死水位时,随着谷幅收缩的加大,上游面主压应力持续增加,下游坝面主压应力先减小后增大,并在下游面将产生一定拉应力。研究表明,当前谷幅变形作用下,大坝具有较大的安全裕度。在预测极限谷幅状态下(VDL04测线谷幅收缩70.04 mm),溪洛渡高拱坝应力应变处于安全状态。     

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。     

腐蚀油气管线的可靠性分析

ASME B31G是国际通用的评价腐蚀管线失效应力的标准，考虑到这种方法的保守性，以修正后的B31G模型作为研究腐蚀管线失效应力的基础，考虑管壁厚度、腐蚀速率、工作压力、缺陷深度等随机变量，构建腐蚀油气管线可靠性极限状态函数。然后，采用一次二阶矩法对腐蚀管线进行可靠性分析，得出管线的失效概率、可靠性指标以及剩余使用寿命。此外，为了更加规范的管理腐蚀管线，参照美国石油组织的相关规定，对不同失效概率的管线进行了等级划分。在最后的案例分析中，还讨论失效概率对不同变异系数对的敏感性，计算结果表明失效概率对管壁厚度     

Research advance in failure risk and local strength failure for high arch dams

To develop national economy and use the water resources and hydropower resources sufficiently,a lot of high arch dams,with the height of more than 200 m,have been and will be built in China.Although arch dams have good mechanical behavior,there is still failure possibility due to the huge water pressure and high stress level in dam,complex topographic and geologic conditions,formidable environment and high intensity earthquake.As one of the three main aspects concerning the safety of high arch dam,the study on global destruction,has been elaborated in the literatures,and research advance in the other two aspects,namely the failure risk and local damage of high arch dams,will be reviewed in this paper.In recent years,the failure risk of high arch dams has been investigated,and the model for identifying dam failure risk factors has been established.It is shown that the foundation deterioration and strong earthquake are the major risk sources for high dam failure.With the fault tree method,the failure mode and failure probability of high arch dams are studied,and the principle for determining failure mode and the method of calculating failure probability are proposed.Meanwhile,the determination principle of acceptable risk standard for high arch dam was proposed,and the acceptable risk rate and the acceptable standard value of various risk losses were given.For the local damage of arch dam,it is pointed out that the local damage belongs to the strength failure at material level.The study on local failure mechanism of arch dam is reviewed,based on the theories that from traditional strength theory to damage mechanics and meso-mechanics theory.Aiming at the cracking,the main pattern of local failure of high concrete dam,the research advances in the analysis methods and cracking criteria for smeared crack model and discrete crack model are summarized,and the research findings of preventive measures for local failure are shown.     

水垫塘反拱形底板局部稳性分析

针对局部脉动随机荷载在某一时刻出现大的数值造成局部板块失稳的可能性，结合某高拱坝水垫塘反拱形底板稳定性的研究，用“随机拱”的概念，建立了基于板块极限失稳的力学模型和与其相应的物理模型，分析了单个板块的局部稳定性，导出了板块局部失稳极限抗力的表达式．力学模型计算和物理模型实验得出的极限抗力结果一致．从板块极限平衡角度得出了反拱形底板优于平底板的量化指标．结果表明，反拱形底板安全系数大于平底板3倍以上．以某高拱坝的工程实例计算了安全系数．     

灰砂蒸压加气混凝土砌体剪压复合受力性能试验

为了解砌体结构在实际工程中所处的剪压复合的复杂受力状态,作用在砌体上的正应力对砌体的抗剪性能、砌体的剪切破坏形态及其对砌体抗剪强度的影响,对54个小型灰砂蒸压加气混凝土砌体进行静力抗剪试验,通过施加不同的正应力得到相应的抗剪强度;分析其破坏机理,归纳得出剪摩、剪压、斜压等破坏形态,并与砖砌体的破坏形态进行比较;根据试验结果回归分析得到灰砂蒸压加气混凝土砌体的静力剪压相关性曲线,与砖砌体的剪压相关性曲线进行对比分析,得到两者的异同;在静力剪压相关性曲线的基础上,依据变摩擦系数的剪摩理论,提出灰砂蒸压加气混凝土砌体静力抗剪强度的建议公式,并对摩擦系数进行了简化.     

甲板板格屈曲破坏下船体梁的可靠性计算

用结构可靠性理论来分析船体结构破坏是造船理论的又一发展,有着重要的意义。本文论述了由于甲板板格屈曲破坏而导致船体梁最终溃折的破坏方式,对用扶强材加强的板格在平面内压力作用下的三种失效模式以及相应的船体梁极限弯矩作了均值和变异的分析。本文还对构件尺寸、材料特性以及焊接残余应力等因素对板格和船体梁的影响,作了敏感性分析。本文分别以屈服和屈曲作为失效模式计算了两艘实船的失效概率。研究结果表明,在船体梁破坏中板格屈曲比屈服更易发生,这对我们令后进行船体结构系统分析有一定的参考价值。     

西南地区岩溶富水隧道坍塌力学机理及处治措施

以云南玉溪至磨憨铁路曼勒一号隧道为依托,对西南地区岩溶富水隧道坍塌进行处治并预防,建立基于隧道坍塌机理的隧道坍塌力学计算模型,采用理论分析结合有限元计算软件MIDAS GTS NX模拟的方法分析了隧道坍塌段围岩及初支稳定性,并提出有效的处治措施。结果表明：坍塌段隧道模型拱顶沉降量为48.5 mm,拱腰水平收敛量为111.53 mm,围岩变形量较大,发生坍塌事故的风险较大;围岩塑性区出现在上中台阶掌子面,应变最大值为7.85×10-2,发生塑性破坏可能性较大;隧道坍塌段初支所受拉应力和压应力分别达到了19.68 MPa和17.89 MPa,根据铁路隧道设计规范抗拉极限强度为2.0 MPa,抗压设计强度为12.5 MPa,支护结构承受荷载过大易发生破坏。隧道施工现场地下水渗漏对砂泥岩地层围岩稳定性有重大影响,小范围溜塌最终导致大范围围岩失稳坍塌、初支破坏。根据现场实际工况,采用双层超前小导管补强支护对坍塌段进行加固,隧道坍塌段处治效果良好,为后续类似工程提供指导借鉴。