在静载和疲劳载荷作用下结构系统失效机理与可靠性分析

在结构系统使用过程中,将可能出现多种失效形式,例如静载失效或疲劳失效.根据疲劳载荷造成的累积损伤对结构极限应力的影响,给出了结构构件在基于累积损伤下的构件剩余抗力的表达式,分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式,并考虑了该两失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响,具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理,给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法.数值算例表明,在不同的使用年限内,静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响是不同的.在结构系统主要失效路径中,既有单元静强度失效又有单元疲劳失效,这是符合结构系统使用真实情况的.     

剩余强度衰减的混凝土结构疲劳可靠性分析

混凝土结构疲劳破坏是实际工程中主要存在的一个问题,它的疲劳破坏机理比静力承载能力的破坏机理复杂,而且影响因素较多,大量实验数据显示,混凝土结构的疲劳强度是随机的,需运用概率理论和可靠度理论相结合对其进行分析。本文基于随机有限元法,利用ANSYS有限元分析软件,以混凝土重力坝在低周地震荷载工况为例建立三维有限元模型,进行随机疲劳可靠度分析,计算结果表明:采用剩余强度衰减模型进行疲劳可靠性分析在工程结构抗疲劳设计中具有适用性。     

混凝土疲劳损伤的强度和刚度衰减试验研究

首先进行了混凝土在单级和两级等幅轴压重复应力作用下的高周疲劳试验;其次,根据混凝土疲劳损伤发展的三阶段普遍规律,从工程实际应用出发,定义了单有和两级等幅疲劳剩余静载极限强度和刚度衰减率的表达式;然后由试验数据得到了相应加载等级剩余静载极限强度和刚度衰减率的经验公式;最后将上述公式推广混凝土的多级等幅疲劳加载。     

静载和疲劳荷载共同作用下结构可靠性优化设计

通过对静载和疲劳载荷共同作用下结构系统的可靠性分析,得到了结构系统可靠性指标的计算式,并将可靠性指标作为约束函数建立优化模型,对结构的重量进行优化.采用改进的遗传算法进行结构优化设计,通过对编码方式和遗传算子的改进,使收敛性能大大改善,提高了局部搜索能力.算例表明,改进的遗传算法是一种解决静载和疲劳荷载共同作用的高效结构优化方法.     

某乘用车离合器总成结构强度及疲劳分析

建立了某乘用车膜片弹簧离合器总成的有限元模型,使用HyperWorks软件对离合器总成进行了结构强度分析,同时利用nCode Design-life软件,采用S-N曲线疲劳分析方法,对离合器在汽车起步接合工况时的主要零部件进行了疲劳寿命分析,并得出相应的计算结果,指出了零件损伤比较严重的地方,为进一步优化离合器提供了基础。     

复杂工况下固相缩聚反应器结构强度和疲劳分析

针对某一型号的固相缩聚（SPP）反应器在复杂工况下的结构强度和疲劳寿命进行分析。通过在ANSYS软件中按照二维设计图导入相应的固相缩聚反应器三维几何模型,使用有限单元法（FEA）对反应器进行复杂工况下的应力分析,采用弹性应力分析方法对这一型号的结构强度和疲劳寿命进行评估。分析结果表明：在固相缩聚反应器的螺栓上应力最大为190.66 MPa。通过疲劳寿命评估可知,固相缩聚反应器各部位零件允许循环数均满足循环寿命要求。     

结构系统疲劳裂纹形成寿命的可靠性分析

以Miner线性累积损伤理论为依据，在全量加载方法的基础上提出了在给定外载和使用寿命条件下计算结构系统疲劳寿命可靠度的阶段分枝-约界法。采用此方法对典型结构系统在对称循环外载作用下的疲劳寿命可靠度进行了数值计算，由此提出一些有益的建议和结构。     

振动磨机高强螺栓的疲劳可靠性分析

ＺＭ２８００振动磨机用高强度螺栓将磨料筒锁紧在抱箍与箱体之间,工作状态时螺栓时内产生交变应力。它是磨机的关键易损零件之一。通过对该螺栓做无限寿命可靠度校核,发现原设计的螺栓规格取得偏大且初始预紧力也取得过高。计算得出,将原设计的Ｍ５２螺栓改为Ｍ３６能满足振动磨机的工况要求。     

钢筋混凝土结构疲劳时变可靠性分析

钢筋混凝土结构在疲劳荷载作用下材料要发生劣化,从而结构抗力降低,可靠度发生改变.笔者应用非线性有限元理论计算出结构"危险部位"钢筋和混凝土材料的疲劳应力,通过材料疲劳过程中强度和刚度的损伤劣化模型计算出结构的剩余抗力,并对其进行时变可靠性评估和剩余疲劳寿命预测.其研究方法适用于复杂结构形式和任意边界条件的钢筋混凝土结构疲劳验算和可靠性评估.     

预测复杂结构系统安全疲劳寿命的一种新数值方法

针对大型复杂结构系统，提出了一种安全疲劳寿命预测的数值方法。该方法利用有限元分析和材料的寿命曲线，来计算得到复杂结构系统主要疲劳失效模式的寿命值，以此寿命值作为结构系统疲劳寿命母体的样本值，然后再由单侧容限系数法来预测结构系统具有一定置信度的安全疲劳寿命。对于主要疲劳失效模式的识别，研究了一种对数准则，从而减小了遗漏主要失效模式的可能性；对于单侧容限系数，编制了一种高精度的计算程序。所提供的算例说明了该方法的工程应用价值。     

考虑相关失效时机构的可靠性分析

研究了相关失效的定性及定量分析方法,并以曲柄连杆机构为例,进行了从属失效分析及共模失效分析;在定量分析中,采用了整合部分法(unified partial method,UPM)对β因子进行估计,并利用扩展故障树对系统可靠度进行了计算.将相关失效分析与传统的可靠性分析相结合,为其他机械产品的可靠性分析提供了一种新的思路.     

基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度研究

目前桥梁可靠度分析中缺乏对桥梁实际失效模式的分析和资料,使得传统的体系可靠度分析思路对桥梁进行评估带有很大的不确定性,因而本文根据桥梁结构可靠度理论与结构地震易损性的研究现状,并结合传统可靠度分析中的现有观念与常用方法,提出了基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度方法.该方法利用结构易损性分析的优势,根据选定的损伤准则来计算结构不同构件在随机荷载下的失效概率,能够给出结构各个构件的易损性曲线来判定出结构的最不利位置,从而为随后的结构体系可靠度分析提供便利.本文以地震荷载为例,给出了基于结构易损性分析思路的桥梁可靠度分析实例,以便具体地阐述这种思路.     

Generating function approach to reliability analysis of structural systems

The generating function approach is an important tool for performance assessment in multi-state systems. Aiming at strength reliability analysis of structural systems, generating function approach is introduced and developed. Static reliability models of statically determinate, indeterminate systems and fatigue reliability models are built by constructing special generating functions, which are used to describe probability distributions of strength (resistance), stress (load) and fatigue life, by defining c...     

Reliability and sensitivity of bogie frame of high-speed train with strength degradation

High-speed bogie frame is a key mechanical component in a train system. The reliability analysis of the bogie is necessary to the safety of high-speed train. Reliability analysis of a bogie frame was considered. The equivalent load method was employed to account for random repeated loads in structural reliability analysis. Degradation of material strength was regarded as a Gamma process. The probabilistic perturbation method was, then, employed for response moment computation. Example of a high-speed train bogie structure under time-variant load was employed for reliability and sensitivity analyses. Monte-Carlo simulation verifies the accuracy and efficiency of the proposed method in time-variant reliability analysis. The analysis results show that the reliability calculation considering the strength degradation and repeated load is closer to the practicality than the method of considering reliability calculation only. Its decreasing velocity is faster than the traditional reliability. The reliability sensitivity value changes over time. The analysis results provide a variation trend of reliability and sensitivity to design and usage of bogie frame.     

基于模糊理论的混凝土疲劳强度计算模型

分析了混凝土常规疲劳试验结果具有很大离散性的原因；分析得到疲劳寿命概率分析方法和初始强度概率分析方法计算疲劳强度标准值具有一致性；从这一结论出发利用模糊数学和统计理论对常规混凝土疲劳试验结果进行模糊可靠性分析，材料强度采用正态分布，模糊隶属函数采用工程上常用的降半梯形分布，进而得到计算疲劳强度标准值的方法。     

室内燃气安全系统可靠性分析

本文从室内燃气事故的起因出发,提出预防与处理室内燃气事故的方法与措施,以此为基础构建室内燃气安全系统。利用可靠性工程原理,解释各个可靠性分析指标,并且推导出描述可靠度与故障率之间关系的数学表达式,然后在简单串联与并联不可修复系统可靠性分析的基础上,对所构建室内燃气安全系统在恒定型故障率时的各个类型进行可靠性分析与比较,得出相关结论。     

基于遗传算法的框架结构系统可靠性优化

以框架结构系统的可靠性分析为基础，给出框架结构系统可靠性优化的遗传算法，并用算例证明了该法的有效性及实用性。