结构可靠性分析-1

null结构可靠性分析结构可靠性分析第一章 绪论第一章 绪论1.1 引言 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 结构 工程结构的设计步骤 结构设计计算的两个方面 一. 工程结构的定义一. 工程结构的定义工业与民用建筑 公路,铁路(桥梁,隧道等) 水利工程(三峡大坝) 舰船，飞机等 二 工程结构的设计步骤二 工程结构的设计步骤选择合理的结构 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 和型式 根据选定的结构型式设计结构或构件的截面三. 结构设计计算的两个方面三. 结构设计计算的两个方面如何使结构的力学分析日趋完善 如何合理地选择影响结构安全的参数null四 结构可靠度发展和研究概况四 结构可靠度发展和研究概况一．结构设计方法的演变 古代时期的设计方法 容许应力法 破损阶段法 极限状态法二）容许应力法二）容许应力法要求结构构件在使用期内，截面上任何一点的应力不得超过某一容许应力值．其 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式为： ＜＝［］＝f/K 式中：f为结构的材料性能，Ｋ为安全系数三）破损阶段法三）破损阶段法 破损阶段法计算时，主要考虑材料的弹塑性性能．以受弯构件为例，例子其一般表达式为： Ｍ＜＝Ｍp/K 式中：Ｍp－截面破损时的抵抗弯矩 Ｋ－构件强度总安全系数 Ｍ－ 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 荷载作用下的截面弯矩４．极限状态法４．极限状态法当时的极限状态法一般设计表达式为： 以概率理论为基础的极限状态设计法按发展阶段和精确程度分为三个水准： 以概率理论为基础的极限状态设计法按发展阶段和精确程度分为三个水准：水准１－半概率法 水准２－近似概率法 水准３－全概率法5．概率设计法1911 – 卡宾奇提出用统计数学的方法研究载荷及材料强度 1911 – 卡宾奇提出用统计数学的方法研究载荷及材料强度 1926~1929 – 霍契阿洛夫和马耶罗夫制定了概率设计的计算方法，但当时提出的方法不够严格，未扶助实践。1947 – A.M.Freudenthal 和拉尼琴同时开展了结构可靠性的研究工作。发表了“结构安全度”一文奠定了结构可靠性的理论基础。自50年起随着导弹和空间技术的发展，美国、前苏联、加拿大等国家相继成立了专门组织研究结构可靠性问题，并制定了相应的标准和规范，作为概念设计的依据自50年起随着导弹和空间技术的发展，美国、前苏联、加拿大等国家相继成立了专门组织研究结构可靠性问题，并制定了相应的标准和规范，作为概念设计的依据1954 – 拉尼琴提出了应力-强度结构可靠性设计的正态-正态模型，并推导用正态分布二阶矩表达的可靠性中心安全系数的一般形式。 美国“大力神”导弹壳体设计就采用了这种中心安全系数国际标准化组织（ISO）给出了《结构可靠性总原则》，并采用了R.Rackwitz提出的等价正态方法，国际结构安全委员会（JCSS）也推广了这一方法我国的结构可靠性研究工作始于50年代。现在已建立了相应的可靠性组织。 《非电子零部件可靠性数据》 《建筑结构设计统一标准》我国的结构可靠性研究工作始于50年代。现在已建立了相应的可靠性组织。 《非电子零部件可靠性数据》 《建筑结构设计统一标准》船舶与海洋工程结构可靠性的发展 船舶与海洋工程结构可靠性的发展 1）1972 – Mansour & Faulkner 发表多篇文章提出运用统计理论于船舶结构设计中2）Mansour （1974、1984），White and Ayyub（1985） 发表文章提出船体总纵弯曲强度可靠性理论3）1978 – 诸多研究者发表多篇论文讨论关于船体与海洋工程结构可靠性的相关问题，主要集中在以下几个方面：3）1978 – 诸多研究者发表多篇论文讨论关于船体与海洋工程结构可靠性的相关问题，主要集中在以下几个方面：a）环境载荷的分析计算与统计模型的建立； b）结构细部的疲劳问题； c）船体梁的强度模型和失效模型的建立。一 工程结构的功能一 工程结构的功能在正常施工和正常使用时, 能承受可能出现的各种作用 在正常使用时具有良好的工作性能 在正常维护下具有足够的耐久性能 在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必须的整体稳定性1.2 工程结构可靠性概念二. 设计使用年限二. 设计使用年限表1.1 设计使用年限分类 类别 设计使用年限 1.临时性结构 5 2.易于替换的结构构件 25 3.普通房屋和构筑件 50 4.纪念性建筑和特别重要的建筑结构 100 三. 规定的条件（与可靠性相关的另一个方面）三. 规定的条件（与可靠性相关的另一个方面） 指与结构所处的外部环境条件，诸如：外力、 温度、振动、冲击及周围介质等null结构可靠性: 结构在规定的时间内, 在规定的条件下, 完成预定功能的能力. 结构可靠度: 结构在规定的时间内, 在规定的条件下, 完成预定功能的概率. 可靠性包括: 安全性, 适用性, 耐久性, 可维修性和可储存性及其组合四、结构可靠性的概念五. 失效的概念五. 失效的概念失效的性质:突然失效和渐变失效 失效发生的时间: 早期失效,偶然失效和耗损失效 失效存在的时间: 恒定失效,间歇失效和运行紊乱失效 失效的完备性:系统失效,完全失效和部分失效 结构系统各部件之间的联系: 独立失效和从属失效 五. 可靠性的种类五. 可靠性的种类以失效方式对可靠性进行命名: 设计可靠性, 制造可靠性, 使用可靠性, 人的”可靠性”和人-机系统可靠性, 参数可靠性 结构出现的某种极限状态: 强度可靠性, 刚度可靠性, 稳定性可靠性, 疲劳强度可靠性, 耐久强度可靠性, 蠕变可靠性,声强度可靠性, 密封性可靠性等1.3 极限状态和极限状态方程1.3 极限状态和极限状态方程一. 极限状态的定义和分类 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态, 就不能满足设计规范所要求的某一项功能要求, 此特定状态称为该功能的极限状态<<工程结构可靠度设计统一标准>>规定: 承载能力极限状态 正常使用极限状态二. 承载能力极限状态二. 承载能力极限状态整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡 结构构件或连接因为超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏), 或因为过度的变形而不适合于继续承载 结构转变为机动体系 结构或者结构构件丧失稳定 地基丧失承载能力而破坏(如失稳)三. 正常使用极限状态三. 正常使用极限状态影响正常使用或外观的变形 影响正常使用或耐久性能的局部破坏(包括裂缝) 影响正常使用的振动变形 影响正常使用的其他特定状态 四. 偶然状况的处理四. 偶然状况的处理采用下列原则之一按承载能力极限状态进行 设计: 1.允许主要承重结构因出现设计规定的偶然事件而局部破坏, 但其剩余部分具有在一段时间内不发生连续倒塌的可靠度 2.按作用效应的偶然组合进行设计或采取防护措施,使主要承重结构不致因出现设计规定的偶然事件而丧失承载能力五. 计算可靠度的两种基本方法五. 计算可靠度的两种基本方法1、数学模型法 2、物理原因法 数学模型法：设想可靠性的变化遵从某些由实验确定的统计规律。向两个方向发展，一个是和时间有关，另外一个事和偶然因素有关。 缺点：没有阐明失效产生的原因，并且也没有指出消除失效的可能性。（电子系统和机电系中应用广泛） 物理原因法：第一种是应力-强度模型法，第二中是把可靠度定义为随机过程或随机场不超出规定任务水平的概率，引入系统空间，系统状态允许域，系统随时间变化的轨迹，。。 六. 结构可靠性的基本假设六. 结构可靠性的基本假设（1）结构强度为一非负随机变量或随机过程，用R或R（t）表示 （2）应力为一非负随机变量或随机过程，用S或S（t）表示 （3）当应力不超过结构强度时，结构被认为是可靠的，否则，被认为结构失效-故障或破坏 （4）结构失效仅由于应力作用而发生 （5）计算应力和强度的一切力学公式仍然适用，但公式中的确定量均视为随机变量或随机过程七. 应力-强度可靠性计算模型的三种基本形式七. 应力-强度可靠性计算模型的三种基本形式（1）应力-强度随机变量模型（准静态模型） （2）应力-强度半随机过程模型 （3）应力-强度全随机过程模型。八. 极限状态方程八. 极限状态方程 极限状态方程是当结构处于极限状态时各有关基本变量的关系式 它可用下式表示: Z=g(X1,X2,…..,XN)=0 (1-1) 式中：Ｘi（i=1,2….）为基本变量 Ｚ=g(.)称为结构的功能函数或功效函数null例１． 一个只有两个基本变量的线性问题，对于承载能力极限状态，若令Ｒ为结构抗力，　Ｓ为作用综合效应，　则极限状态方程（１－１）可写为： Ｚ＝g(R,S)=R-S=0 (1-2) 若Ｚ＝Ｒ－Ｓ＞０，结构处于可靠状态 若Ｚ＝Ｒ－Ｓ＝０，结构处于极限状态 若Ｚ＝Ｒ－Ｓ＜０，结构处于失效状态九. 结构可靠性分析的过程九. 结构可靠性分析的过程确定与结构有关的随机变量的分布概率及 有关统计量, 这些随机变量大致可分为三类: a.外来作用 b.材料的机械性质 c.构件的几何尺度及其在整个结构中的位置 2)计算构件的载荷效应,确定结构构件的能力 3)计算评价结构可靠性的各种指标总结总结工程结构的概念和设计的两方面问题 工程结构可靠性概念 极限状态和极限状态方程null1. 写出工程结构可靠性和可靠度的概念2. 写出横截面积为A的轴向受拉杆件的极限状态和极限状态方程（以杆件横面上的正应力值达到塑性应力为失效状态，所考虑的变量分别为取 E、s）第二章 工程概率和数理统计基础第二章 工程概率和数理统计基础2.1 概率论的基本概念 一) 随机现象 在个别实验中呈现出不确定性,在大量重复实验中, 又具有统计规律性,这样的一类现象称为随机现象.二) 随机实验和概率 1.可以在相同的条件下重复的进行 2.每次实验的可能结果不止一个,可能事先会知道 所有可能结果 3.进行实验之前,不能确定哪个结果会出现.null随机实验的例题 E1: 抛一枚硬币,观察出现正面H,反面T的情况 E2: 掷一颗骰子,观察出现的点数 E3: 在一批II级钢筋中,任意抽取试样并测试其抗拉强度 E4: 记录某地某时的风速 E5: 一口袋中装有红白二色乒乓球,从袋子中任取一球的观察颜色 E6: 将一枚硬币抛两次,观察出现正面,反面的情况null几个基本概念 1. 随机事件: 在一个随机实验中, 它的每一个可能出现的结果都为一个随机事件 2.基本事件: 所有可以直接发生的事件,即最简单的随机事件 3.复合事件: 由基本事件复合而成的事件 另有: 必然事件, 不可能事件2. 样本空间: S2. 样本空间: SE的所有基本事件所组成的集合叫做E的样本空间 SE={E的基本事件}—样本点 S1:{H, T} S2:{1 2 3 4 5 6} S3:{f|a