土工构筑物的逆几何可靠性分析算法

针对特定场地下土工构筑物的正常使用极限状态，考虑钻孔灌注桩、抗浮锚杆或CFG桩单桩荷载-位移测试曲线之间的离散性，将测试曲线拟合得到的回归参数集视作随机变量，基于几何可靠性算法框架，运用高斯Copula函数联合分布模型实施由标准正态空间到原始物理空间中随机变量的表征转换，构建基于概率密度等值线的逆几何可靠性算法。该算法假定描述随机变量服从正态分布的某一参数（均值或变异系数）未知，给定目标可靠指标，可推求随机变量的概率密度等值线。通过极限状态方程限定概率密度等值线的几何轮廓，可求解特定目标可靠指标下随机变量的未知均值或变异系数，并求出相应的安全系数。当随机变量服从其他非正态边缘分布时，等值线的几何轮廓仍由一系列离散点近似表征，逆可靠性分析同样适用。建议的算法主要用于解决随机变量部分统计参数缺失或不完备的难题，给定目标可靠指标时可根据构筑物重要性等级进行安全系数校准。     

土体抗剪强度指标变异水平对边坡稳定安全系数取值的影响

针对传统的边坡稳定极限平衡方法不能考虑土体抗剪强度指标变异性影响的问题,基于极限状态的概率分析原理,采用Monte-Carlo法对均质路堤边坡的稳定性开展了可靠度计算,讨论了稳定安全系数一定的条件下边坡失效概率随土体抗剪强度指标变异水平的变化规律,分析了安全系数与边坡可靠指标的对应关系及其随土体抗剪强度指标变异水平的变化特征。研究表明：边坡可靠度受土体抗剪强度指标变异性影响显著,呈现出随土体抗剪强度指标变异水平提高而急剧减小的趋势;为保证边坡具有相同的可靠性,安全系数的取值应与土体抗剪强度指标的变异性相适应,据此提出了基于可靠指标和土体抗剪强度指标变异水平的安全系数取值原则及其对应的三参数函数关系式。     

全自动陶瓷墙地砖压砖机液压系统可靠性分析

根据可靠性设计的基本理论,对全自动陶瓷墙地砖压砖机的液压系统进行了可靠性分析,并以４００ｔ压砖机为例,建立了该设备液压系统的失效树,进而转化成液压系统的逻辑结构图。然后,根据独立事件计算概率的公式,得到了系统的可靠度计算式,应用系统中各元件可靠性重要度的计算式,并算出了系统的可靠度值及各元件可靠性重要度值。最后提出了进一步提高系统可靠度的有效方法和途径。     

非线性较强安全余量方程可靠性指标精确计算方法研究

为了得到非线性较强安全余量方程的可靠性指标的较为精确解,在验算点法和中心点法的基础上,提出了一种类似于并联结构联合失效概率的方法--联合法,进行可靠性分析.将安全余量在计算所得到的2点进行Taylor展开,使展开后所得到的失效区与实际失效区尽可能的吻合,减小误差,提高了对于安全余量方程在设计验算点处非线性较强的结构可靠性指标的计算精度.通过算例表明,该分析方法较精确地得到了可靠性指标,且计算过程简单易懂.     

确定岩质边坡地震安全系数的新方法

地震作用下岩质边坡安全系数是一个随时间变化的函数,如何依据岩质边坡安全系数时程给出边坡在地震作用下的稳定性评价指标,这是一个尚未很好解决的工程难题.基于显式波动有限元方法,给出了岩质边坡动力安全系数时程的计算方法,并引入可靠度的概念,提出了新的边坡动力稳定性评价指标-可靠度动力安全系数,给出了相应的计算方法,即边坡的可靠度动力安全系数等于边坡安全系数时程的平均值减去边坡安全系数时程的标准差与工程可接受的可靠度的乘积,使边坡的动力稳定性评价与工程可接受的风险紧密结合起来.将其应用于某岩质边坡,并与拟静力法的结果进行了比较.结果表明,所提出的边坡动力稳定性评价指标能够较好地考虑工程风险,其计算方法是可靠的,可直接应用实际工程.     

基于可靠性平均安全系数的设计方法研究

以应力-强度干涉模型为基础,分析了当应力和强度服从不同分布时,机械零件的可靠度与平均安全系数的关系,提出了一种基于平均安全系数的可靠性设计方法,设计实例验证了该方法的可行性,为提高零件设计水平,减小零件尺寸和节省制造成本提供了理论基础.     

土坡稳定可靠度分析

简述了可靠度分析的“ＪＣ”法,介绍了一种典型的土坡稳定分析模型的极限状态方程,编写了一套完整的计算程序,并结合算例,对该法应用中的一些问题进行了讨论     

基于可靠性的机械安全系数设计方法的探讨

分析了机械强度计算方法中采用的安全系数法存在的问题 ,运用应力—强度干涉理论 ,详细分析了可靠性与机械安全系数的关系 ,给出了相应的计算公式 .通过示例 ,表明基于可靠性的机械安全系数设计方法是符合实际的 .     

压力容器强度可靠性平均安全系数校核

为克服用常规安全系数校核容器强度不能反映应力和材料强度变化的缺点，利用可靠性分析的方法，获得压力容器受各种载荷下的可靠性平均安全系数，它既考虑了应力和强度的变化，又考虑了失效的不同后果．用可靠性平均安全系数进行容器的强度校核比用常规安全系数进行容器校核安全和经济．     

结构安全系数和非概率可靠性度量研究

研究了用区间变量描述不确定参数时,结构安全系数和非概率可靠性度量及其相互关系．讨论了中心、非概率及区间三种安全系数的关系．对可靠性指标、集合可靠度两种非概率可靠性度量进行了对比分析．最后建立了安全系数和非概率可靠性度量的函数关系．研究结果拓展了结构非概率设计理论．     

分布轴对称缺陷对薄壁圆柱壳屈曲可靠性影响

为了分析分布轴对称缺陷参量对薄壁圆柱壳屈曲可靠性的影响,根据Budiansky临界解答,建立了具有初始分布轴对称缺陷薄壁圆柱壳体的等效安全余量.利用改进一次二阶矩方法,研究了分布轴对称初始缺陷对薄壁圆柱壳体屈曲安全问题,以可靠度的概念分析了结构屈曲敏感度的问题,分析了基于结构可靠度的薄壁结构屈曲强度评定方法,提出了基于结构可靠度的缺陷敏感度的分析方法,通过结构可靠度指标的变化能够间接地反映结构对缺陷的敏感性.研究表明,基于结构可靠度的不完整薄壁圆柱壳屈曲安全评定方法是可行的,提出的等效安全余量的方法,为复杂安全余量建立和简化结构安全评定提供了参考.     

Application of cusp catastrophe theory to reliability analysis of slopes in open-pit mines

A method of slope reliability analysis was developed by imposing a state equation on the limit equilibrium theory, given the basis of a fixed safety factor technique. Among the many problems of reliability analysis, the most important problem is to find a performance function. We have created a new method of building a limit state equation for planar slip surfaces by applying the mathematical cusp catastrophe theory. This new technique overcomes the defects in the traditional rigid limit equilibrium theory and offers a new way for studying the reliability problem of planar slip surfaces. Consequently, we applied the technique to a case of an open-pit mine and compared our results with that of the traditional approach. From the results we conclude that both methods are essentially consistent, but the reliability index calculated by the traditional model is lower than that from the catastrophic model. The catastrophe model takes into consideration two possible situations of a slope being in the limit equilibrium condition, i.e., it may or may not slip. In the traditional method, however, a slope is definitely considered as slipping when it meets the condition of a limit equilibrium. We conclude that the catastrophe model has more actual and instructive importance compared to the traditional model.     

具有多随机变量的超静定桁架结构系统的可靠性分析

针对弹塑性超静定桁架结构系统,采用随机有限元法（SFEM）计算结构系统的响应量;考虑内力重新分配,建立失效模式的安全余量方程,用验算点法计算失效模式安全余量的可靠性指标;用改进的分枝限界法,寻找主要失效模式,通过对主要失效模式安全余量方程线性化研究,计算失效模式安全余量之间的相关系数;最后用PNET法计算出结构系统的失效概率。给出了实际算例,计算结果表明：采用随机有限元法能更好地考虑结构系统的多个随机变量对系统可靠性产生的影响,该可靠性分析方法是有效的。     

构筑物抗浮可靠度分析及抗浮安全系数取值

依据工程结构可靠性设计理论,对构筑物的抗浮可靠度进行了分析,并将结果换算成相应的抗浮安全系数。研究表明:采用单一安全系数法难以准确反映构筑物抗浮稳定性的实际状态;对只受重力荷载和浮托力作用的构筑物,采用可靠度分析方法可以较为准确地反应构筑物抗浮稳定性的实际状况。当上浮效应为浮力时,无论是正常使用阶段,还是临时工况,应取抗浮稳定安全系数Kf≥1.10;对开槽埋设的钢筋混凝土沉管隧道,建议取Kf≥1.20。     

容重增加法在边坡稳定性分析中的应用

通过逐步增加容重的方法使边坡达到极限平衡状态,基于D-P准则,采用关联流动法则,用非线性有限元法进行数值模拟.将坡顶水平位移随容重增加系数的变化关系曲线上位移陡然增大作为边破的破坏标准,用一个区间描述边坡稳定安全系数.该法无须事先对滑动面的位置和形状作出任何假定,能够考虑土体的材料非线性和几何非线性,有助于了解边坡的破坏机理.同时由于用一个区间描述边坡稳定安全系数,避免了数值计算中真实安全系数的丢失.算例分析表明,用容重增加法得到的安全系数与传统方法相近,并建议安全系数区间的长度取为0.03.     

调水工程系统建筑物风险相关系数推求方法

对调水工程系统进行风险分析时,建筑物风险之间的相关性应予以考虑,但目前的相关研究比较欠缺.针对这一问题,基于概率论和系统可靠度理论给出了含统计相关变量的安全裕量方程之间相关系数的推求方法,实现了串联系统安全裕量方程的近似重构,进而给出了串联系统之间相关系数的推求方法.本研究在调水工程系统的风险分析中具有一定的应用价值,同时也可应用于具有类似计算模型的其他系统.     

齿轮轮齿的最大磨损量及与可靠性的关系

本文根据可靠性和齿轮设计有关理论,推导出开式齿轮传动齿轮的最大磨损量,可应用于齿轮传动的设计、使用和检验.     

Improved response surface method based on sample point selection strategies

In the reliability analysis of complex structures,response surface method(RSM)has been suggested as an efficient technique to estimate the actual but implicit limit state function.A set of sample points are needed to fit to the implicit function.It has been noted that the accuracy of RSM depends highly on the so-called sample points.However,the technique for point selection has had little attention.In the present study,an improved response surface method(IRSM)based on two sample point selection techniques,named the direction cosines projected strategy(DCS)and the limit step length iteration strategy(LSS),is investigated.Since it uses the sampling points selected to be located in the region close to the original failure surface,and since it needs only one response surface,the IRSM should be accurate and simple in practical structural problems.Applications to several typical examples have helped to elucidate the successful working of the IRSM.     

基于累积损伤的结构系统时变刚度可靠性分析

基于累计损伤的结构系统时变刚度可靠性分析,对设计寿命期内结构系统刚度可靠性指标的影响非常重要.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剩余弹性模量的表达式,并导出了在外载作用下刚度失效时安全余量的具体表达式.采用改进的一次二阶矩方法求解可靠性指标,用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,然后用PNET法计算结构系统可靠性.数值算例表明,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下降,当疲劳载荷循环次数大于一定值时,结构系统结构刚度可靠性不能满足设计要求.因此,该方法为设计人员综合考虑结构系统可靠性提供理论依据.     

Upper bound analysis of slope stability with nonlinear failure criterion based on strength reduction technique

Based on the upper bound limit analysis theorem and the shear strength reduction technique, the equation for expressing critical limit-equilibrium state was employed to define the safety factor of a given slope and its corresponding critical failure mechanism by means of the kinematical approach of limit analysis theory. The nonlinear shear strength parameters were treated as variable parameters and a kinematically admissible failure mechanism was considered for calculation schemes. The iterative optimization method was adopted to obtain the safety factors. Case study and comparative analysis show that solutions presented here agree with available predictions when nonlinear criterion reduces to linear criterion, and the validity of present method could be illuminated. From the numerical results, it can also be seen that nonlinear parameter m, slope foot gradient β, height of slope H, slope top gradient α and soil bulk density γ have significant effects on the safety factor of the slope.