考虑长期腐蚀影响的古建木结构极限寿命预测

针对长期环境腐蚀对古木结构的性能和损伤程度的影响,基于蒙特卡洛方法结合Gerhards/Weibull模型提出了古建筑木结构关键构件的承载力/变形值极限寿命预测方法.首先研究了腐朽、虫蛀等腐蚀环境对构件的截面尺寸和强度的影响,分别在承载能力和正常使用极限状态下建立构件的承载力/变形值的时变模型;其次利用蒙特卡洛方法,考虑构件尺寸、强度、荷载等随机参数对木结构关键构件的影响,给出具有一定可靠度的极限寿命预测方法与置信区间,并对结构做出相应的决策判断.最后以某历史文化民居选取的单榀框架来验证所提方法的有效性.结果表明:在长期腐蚀条件下,构件抗力随时间减小,变形值随时间增大,对两者变化规律进行时变分析是评估的关键;Gerhards和Weibull模型结合蒙特卡洛方法可以较好地对木结构梁、柱关键构件的极限寿命进行预测;综合考虑承载力和变形值能够更真实地反映结构的极限寿命.     

考虑腐蚀储罐底圈壁板的时变可靠度分析

准确掌握在役储罐的健康状况可以为储罐维修维护提供决策支持。通过分析储罐底圈壁板强度失效的影响因素,建立底圈罐壁结构抗力的衰减模型;根据灰色理论建立非等间距GM(1,1)的底圈罐壁腐蚀速率预测模型,采用储罐历年的检测数据对底圈壁板的腐蚀速率进行预测,并对预测的精度进行检验;通过对实测数据的统计分析得到底圈壁板腐蚀深度及罐内液体载荷的分布特征,根据可靠性理论建立底圈壁板的时变可靠性模型,并利用广义随机空间内改进的一次二阶矩法求解可靠性指标。结果表明:底圈壁板的腐蚀深度和罐内油、水的高度符合正态分布;预测模型的拟合精度较高;储罐在服役22 a后其失效概率超过10-3,应对底圈罐壁进行适当的维修与维护。     

水工钢结构腐蚀的图像识别技术

通过图像识别技术对水工钢结构的腐蚀形貌特征及分布状况进行定量化研究,并通过室内实验对图像识别技术进行验证。结果表明:通过对腐蚀图像进行灰度处理、二值化处理可以实现对水工钢结构腐蚀形貌及腐蚀分布的准确性描述。     

考虑大气腐蚀影响的钢结构剩余抗震性能研究进展

对考虑大气腐蚀影响的钢结构剩余抗震性能的现有研究进行综述,首先探讨了钢在大气环境下腐蚀程度随时间的变化规律,其次从材料、构件、结构体系3个层次梳理了腐蚀对钢结构抗震性能影响的研究现状,最后针对该领域当前研究的不足进行了详细评述。该领域下一步重点研究方向应包括腐蚀预测新方法、考虑蚀坑分布随机性的建模方法、焊缝腐蚀与焊缝超低周疲劳的交叉学科研究、适合腐蚀结构地震易损性分析的高效建模方法。     

基于蒙特卡罗法的结构可靠度分析

建立了桁架结构的有限元分析模型。采用蒙特卡罗法(Monte-Carlo Method),分析了输入随机变量对桁架可靠性的影响。结果表明:杆件横截面积对单元A1轴向应力的影响较大,是影响桁架失效概率的主要因素;同时单元A1的横截面积对桁架结构体积的变化起主要作用。     

地方道路网行程时间可靠度的计算

路网行程时间可靠度是有效评价道路网功能的重要指标之一．在给出行程时间可靠度概念的基础上，分析了影响地方道路网行程时间可靠度的因素，提出了计算地方道路网行程时间可靠度的蒙特卡罗法，并通过算例验证了方法的合理性和适用性，研究结果对评价路网功能，优化和调整网络结构提供了重要依据．     

客车车体钢结构腐蚀限度的遗传搜索计算研究

以 2 5型客车车体钢结构作为研究对象 ,提出了用于结构腐蚀限度搜索的有限元模型 .基于遗传算法 ,实现了对该车车体钢结构主要零部件在多工况、多参数下条件下的搜索计算 ,并给出了一些搜索计算的结果 .研究结果表明 :本文所提出的计算方法是有效和成功的 .     

175FM发动机配气机构的可靠性仿真分析

开展机构可靠性研究必须综合地运用机构运动学、机构动力学、摩擦磨损原理及可靠性工程等学科的最新成果。本文是将概率仿真分析与机构运动学、动力学微分方程相结合，通过对影响机构可靠性的基本变量离散化，运用概率仿真的方法，最终得出准确的可靠度指标。从而影响到对产品的设计，达到对产品优化的目的。     

钢筋混凝土桥梁构件的时变可靠度分析

桥梁蜕化降低了桥梁的抗力 ,增加其不定性 ,降低了桥梁的可靠度。该文根据混凝土中氯离子扩散及其引起的钢筋锈蚀的机理 ,建立了钢筋混凝土构件的蜕化模型 ,并运用 Monte Carlo方法计算了锈蚀钢筋混凝土构件在和平稳二项活荷载过程和随机恒荷载联合作用下的时变失效概率。结果表明 :活荷载变异系数影响最大 ,活荷载变化次数其次 ,活荷载的出现概率也有一定影响。恒荷载变异系数和抗力初始值的变异系数的影响很小。     

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。     

基于氯离子时变扩散钢筋混凝土锈胀裂缝时变可靠度研究

基于氯离子Fick扩散定理和法拉第定律,通过研发的四电极传感器体系获得含氯离子混凝土模拟液中腐蚀电流密度规律以及混凝土中氯离子时变扩散系数,建立氯离子时变扩散钢筋腐蚀速率模型;在此基础上基于弹性断裂力学和坑蚀模型,建立坑蚀锈胀裂缝时变可靠度模型,采用Monte Carlo方法求得钢筋混凝土锈胀裂缝时变可靠度.研究表明,基于研发的MnO2参比电极四电极传感器体系平均腐蚀电流密度随氯离子浓度增加而线性增加,随时间增加趋于恒定.采用考虑氯离子时变扩散钢筋腐蚀电流在服役期间钢筋腐蚀电流密度减小.坑蚀锈胀裂缝开始时间在第10~15年;随保护层厚度和钢筋直径增加以及表面氯离子浓度减小,钢筋混凝土坑蚀裂缝宽度减小.研究结果对氯离子诱发的钢筋混凝土坑蚀腐蚀裂可靠度预测具有重要的参考价值.     

基于人工神经网络的框架结构可靠性分析

为了解决结构可靠性分析中的非线性问题,将人工神经网络和Monte Carlo法相结合,利用训练后的网络模型对大范围的数据进行概率分析,得到了极限状态函数值的数字特征,求得结构系统的可靠性指标.该方法为复杂结构系统和极限状态函数无法显式表达的结构系统的可靠性分析提供了一个新途径.     

考虑载荷作用次数的失效相关系统可靠性模型

研究了随机载荷作用次数对系统可靠性的影响,运用载荷-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了随机载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.考虑系统中零件的失效相关性,在不作独立假设的前提下,运用系统级载荷-强度干涉模型建立了串联系统和并联系统可靠性模型;根据随机载荷作用的统计学意义,运用顺序统计量理论建立了载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数,在此基础上,建立了载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.并运用Monte Carlo方法对随机载荷多次作用下的失效相关串联系统可靠性模型进行了仿真实验,验证了本文模型的正确性.     

基于蒙特卡洛-有限元法的边坡可靠度分析

将蒙特卡洛法与有限元法加以耦合,并推广到边坡稳定可靠度分析中去.通过一工程实例,计算分析结果显示,蒙特卡洛一有限元法能更好地反映边坡的随机应力应变场,从而使反映土工结构的各种工程可靠指标更符合实际工程状况.     

基于偏心距随机特性的混凝土偏心受压构件可靠度分析

现行规范在分析混凝土偏心受压构件时,对因轴力效应比值和弯矩效应比值不同而引起的偏心距随机特性考虑较少．针对此不足,在分析偏心距函数的变化规律的基础上．通过抽样统计得到偏心距的随机特性,然后完整考虑这些随机特性。采用Monte Carlo方法计算了大小偏心受压构件在不同荷载效应比值下的可靠度．计算结果表明,该方法能更加合理地反映出偏心受压构件的可靠度水平．     

钢板加固受弯构件的可靠度分析

为了研究受弯构件钢板加固后的可靠性,利用概率方法对《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)中矩形截面受弯构件的钢板加固进行了分析。通过Monte-Carlo法获得了加固后构件抗力的统计参数:均值为1.696、标准差为0.543、变异系数为0.320。针对不同ρ值及汽车运行状态分析了加固后构件可靠指标的分布规律,结果表明:受抗力变异性增大的影响构件可靠指标略低于《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T 50283-1999)的要求,加固设计方法对汽车荷载提级增幅较大的构件安全设置水准较大。     

水工钢闸门结构正常使用极限状态可靠度分析

基于可靠性原理，建立了水工钢闸门结构正常使用极限状态可靠度分析的极限状态方程，提出了钢闸门结构正常使用极限状态可靠度分析的3种计算模式，即将相对变形限值分别看作常量、随机量和模糊量，并分别给出了其统计参数。在现有荷载统计数据的基础上，采用JC法对水工钢闸门设计规范正常使用极限状态可靠指标进行了校准计算和分析。结果表明，可靠指标满足国际标准《结构可靠性总原则》的要求，且露顶门可靠指标大于潜孔门可靠指标，从而建议了现行水工钢闸门设计规范正常使用极限状态的目标可靠指标。     

基于网络缩简的K-剩余连通可靠度的蒙特卡洛方法

讨论了具有不可靠结点网络的可靠度估计问题,提出了具有不可靠结点K-终端网络的串并联缩简原则,并将该缩简原则应用于递归方差衰减(Recursive Variance Reduction,RVR)蒙特卡洛(Monte Carlo)方法中,得到一种无偏且高效的估计可靠度的方法.该方法是依据状态空间分解原理,将对原状态空间的抽样实验递归地转为对其子空间的实验,并且在对子空间抽样实验前进行网络缩简,使得有些子空间不用抽样,对应方差为0.最后,通过实验验证了算法的有效性.     

腐蚀后高强钢管混凝土柱轴压性能

为研究不同腐蚀率下钢材力学性能的变化规律,以Q235、Q355和Q460钢材为研究对象,对12组共38个钢材试样进行了中性盐雾腐蚀试验和单轴拉伸试验,并对腐蚀后钢材性能退化规律进行了总结,提出了适用于不同强度等级的腐蚀后钢材强度预测公式。基于提出的腐蚀后钢材强度预测公式和腐蚀后实际壁厚,建立了腐蚀后高强钢管混凝土柱精细化数值分析模型,在与试验结果对比验证的基础上,分析了不同腐蚀率、混凝土强度和长细比等参数对承载力的影响规律,并依据不同规范采用不同计算方法对腐蚀后的高强钢管混凝土柱的承载力公式进行了预测。结果表明：腐蚀率的增大,钢材弹性模量基本保持不变,屈服平台逐渐缩短甚至消失。随着腐蚀率增加,方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载下降速率略大于圆形截面。混凝土强度等级越高,腐蚀后峰值荷载下降幅度越小。长细比增加,腐蚀后方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载对应的位移增加速率略大于圆形截面。使用钢材强度折减叠加壁厚折减的方法,三种规范对腐蚀后高强钢管混凝土柱承载力的预测更为准确,离散性也更小。     

应用神经网络-蒙特卡罗法的可靠性分析方法

为了提高内燃机设计的可靠度，提出了应用神经网络－蒙特卡罗法求解发动机零部件可靠度的新方法，该方法利用神经网络根据有限元分析样本逼近应力函数，结合应力－强度干涉模型，采用蒙特卡罗随机模拟求取可靠度。将计算结果与常用的一次二阶矩法，设计验算点法相比较，表明该方法是可行的，而且适用面更广，可适用于多参数且服从于任何分布的问题。