失效路径长度对结构系统安全可靠性的影响

运用钢结构系统可靠性的安全评定原则,以立体车库钢结构系统为研究对象,建立主要失效模式安全余量方程,计算失效概率.在对风载荷和地震载荷分布进行模拟的基础上,通过对立体车库大型钢结构系统的算例进行分析,探讨了失效路径长度对大型钢结构系统失效准则与安全可靠性的影响,提出在结构整体承载能力未出现下降的情况下,失效路径长度取得越大越好的结论.该结论对大型钢结构可靠性的工程应用有指导意义.     

桥式起重机结构可靠性失效准则与剩余寿命评估准则

针对确定可靠性失效准则和剩余寿命评估准则时,未与起重机结构实际相结合的特点,笔者将机电类特种设备钢结构系统的可靠性分析失效准则与结构剩余寿命评估准则有机的统一起来,以桥式起重机结构系统为研究对象,确定了桥式起重机钢结构系统的具体失效准则,即从静强度、疲劳强度、刚度、整体稳定性、局部稳定性以及最大失效路径长度等多方面进行评价。通过对桥式起重机起重量摄动引起刚度失效比重变化结果对比,验证了结果的正确性。该方法可为起重机可靠性与剩余寿命评估做好前期准备,为机电类特种设备安全评估方法提供一条新理论新思路。     

垂直升降式立体车库的安全可靠性分析与设计

为保障垂直升降式立体车库运行的安全可靠性,对其进行分析与设计。首先分析立体车库的结构和安全功能,将整个车库分为6个子系统。采用可靠性预计方法分析系统现有可靠度。根据整个系统的需求可靠度,选用基于故障率权重分配法,对各子系统进行可靠性分配,从而得出子系统的需求可靠度。通过案例验证该方法的可行性。对立体车库系统进行可靠性研究,重点介绍提高控制系统和传动系统可靠性的方法。从子系统的角度进行安全可靠性分析与设计,有助于设计者细化可靠性需求,并节省设计时间。     

基于BDD考虑共因失效的接触网系统可靠性分析

为分析共因失效对高速铁路接触网系统的影响，将二元决策图(Binary Decision Diagram，BDD)与共因失效理论引入到接触网系统可靠性分析中。利用逻辑相邻优先组合法(Logic Neighbor Priority Connect，LNPC)将高速铁路接触网系统的故障树模型转化为BDD模型并求取其可靠度表达式，利用隐式方法对考虑了共因失效的接触网系统可靠度进行计算，利用MATLAB绘制考虑共因失效和不考虑共因失效情况下接触网系统可靠度变化曲线。研究结果表明:提出的分析方法适用于接触网系统的可靠性分析，为接触网系统的可靠性分析提供了一定的理论依据。     

升降横移类机械式停车设备防坠落装置的探讨

防坠落装置是立体车库中重要的安全部件,本文介绍了机械式防坠落装置的结构和工作原理;分析了立体车库提升机构发生失效的几种可能性;提出了电磁式式防坠落装置的改进方法。     

基于ANSYS的可靠度分析方法及应用

通过对可靠度分析的概述理解到现代工程分析中实体模型不确定因素众多,进而带来分析的不准确性。基于有限元分析软件ANSYS提供的概率设计系统(PDS)的概率分析功能,使对结构的概率分析非常容易。根据结构的失效模式来确定结构功能函数,由此建立结构极限状态方程,再运用结构可靠度分析中的蒙特卡洛法(MCS法)利用结构的失效频率来估算其失效概率。在本文中提出了利用ANSYS的概率分析功能结合MCS法进行结构的可靠性分析的方法,并通过一个实例具体说明了利用ANSYS的概率分析功能实现结构的可靠性分析的可行性。     

基于区间分析的履带起重机结构非概率可靠性研究

臂架结构作为履带起重机的重要部件,其结构的强度、刚度和稳定性决定了整个起重机的安全性和使用性能。为了预测履带起重机臂架结构的可靠度,采用区间非概率研究履带起重机的可靠性,只需知道不确定参量的界限而不需知道其分布情况,就能求出各功能函数的可靠性指标;将履带起重机臂架的额定起重量、起升载荷偏摆角度、起升冲击系数等不确定参量看成区间变量,建立了以臂架强度、刚度、整体稳定性为失效模式的可靠性分析模型;将区间变量标准化,在标准化区间变量的扩展空间中,按无穷范数度量从坐标原点到失效面的最短距离,以此来判断结构的非概率可靠度。最后,用该模型对现有某型号履带起重机臂架进行了可靠性分析,结果表明,用该方法得到的履带起重机区间非概率可靠度η1,符合实际情况。     

基于模糊评判和RCM的CTCS-3级车地通信子系统维修决策

CTCS-3级车地通信子系统是列控系统的重要组成部分之一,且列控系统需求的列车位置、行车许可、临时限速等安全信息都由其提供,因此,对其进行可靠性分析具有十分重要的意义。采用贝叶斯网络对系统进行可靠性分析,并对维修方式进行了讨论。首先,根据车地通信子系统的功能与结构构建其贝叶斯网络模型。然后,综合考虑维修性、共因失效等因素,对车地通信子系统进行可靠性分析。最后,在可靠性分析的基础上运用模糊综合评判法对其进行维修决策。结果表明:利用贝叶斯网络的双向推理,不仅可以计算出车地通信子系统的可靠度,还可以有效识别系统的薄弱环节;若不考虑车地通信系统冗余结构中的共因失效,则得到的可靠性指标会偏于乐观。地面GSM-R单元失效是引起车地通信子系统失效的关键事件,因此针对此薄弱环节进行状态维修检查能够有效降低事故的发生概率。     

GO法进行有共因失效系统可靠性分析的新算法研究

共因失效可能使系统的可靠性大大降低,是系统可靠性分析中的重点和难点。GO法可以对含共因失效的系统进行可靠性分析。为了选取已有算法合适的参数,更为了提高有多个共因失效组系统的GO法可靠性分析效率,进行了相关研究。对关键参数公式进行了理论分析,并就几个算例系统进行了计算试验;对已有算法进行了深入研究,为了改进已有算法对共因失效组逐个处理,提出了将共因失效组中的部件均由本组等效共因失效部件代替的新算法。进而,应用分组法和新算法对一个简单示例系统和外电源备用系统进行了共因失效分析。给出了对已有算法参数选取的建议;通过对比可知分组法与新算法计算结果相近。通过对已有算法参数的合理化选取,可以提高计算结果的准确度;新算法可对所有共因失效组一次性处理,是共因失效分析的有效方法。     

空气储罐安全临界裂纹的可靠性分析

通用失效评定图在评定焊接结构安全性方面广为采用。但是,材料力学性能的测试、结构中缺陷大小的测试,客观上存在一定不确定性。因此,不论是对评定参数还是评定结果都需要进行可靠性分析。但可靠性分析需要大量数据,有时难于实现。为此,在对随机变量的实验结果进行统计分析中,采用二维单侧容限方法,从而在不增加工作量的同时,确保了分析结果的高可靠性。在空气储罐安全临界裂纹分析计算中,采用该方法处理后,应用成功-失败法对指定失效概率进行求解,裂纹尺寸变动1mm ,其安全评定的失效概率则变动几个数量级,从而在充分挖掘储罐潜能的同时,大大提高了安全临界裂纹分析的可靠度。     

基于神经网络方法的复杂超静定结构失效概率分析

将整体结构按拓扑关系划分为若干模块,根据力的传递原理对模块结构进行失效概率计算,获得各模块结构的失效概率信息;运用有限元模拟分析获得整体结构的失效概率信息。再将模块结构的失效概率作为输入,整体结构的失效概率作为输出,构造样本集。以BP神经网络进行失效概率分析,既可提高计算速度和精度,也可利用其泛化能力对相同拓扑结构的超静定结构进行失效概率计算。算例中对包含5个模块结构的整体结构单元进行基于神经网络的失效概率分析,以网络外推能力计算了包含7模块结构的整体结构单元的失效概率,获得较好的计算精度,从而验证了该方法的有效性。     

火灾下钢框架结构热-力耦合模拟与性能分析

基于"自然火灾安全概念"(NFSC)的基本思想,提出了火灾下钢结构热-力耦合模拟方法。利用ANSYS的参数化设计语言,建立了ANSYS软件与OZone火灾分析软件的数据接口,实现了火灾分析软件与大型有限元软件的耦合运用。基于火灾模拟软件OZone的分析结果,利用APDL语言,对钢框架结构进行了真实火灾场景下的热-力耦合模拟。研究表明:钢框架结构在真实火灾场景下,受非均匀变热流影响,结构内部将产生热应力梯度和应力牵移现象;同时钢框架中钢梁固接时,火灾初期变形较小,当达到某个关键时间点后将开始大的变形破坏,其主要原因是钢框架内部产生塑性铰,即钢梁由固接变为铰接,释放了对钢梁的约束。     

A reliability evaluation method based on the weakest failure modes for side-by-side offloading mooring system of FPSO

Offshore structures are complex systems, and numerous failure modes must be taken into consideration when reliability analysis in different loads and environment conditions are conducted on them. It is difficult to obtain structural system reliability with respect to complicated systems with numerous failure modes and dependency consideration among them. This paper applies the combination of the weakest failure modes theory with structural reliability theory to conduct reliability analysis on of side-by-side offloading mooring system of FPSO. Firstly, the numerical simulation of the system in different conditions is addressed to acquire the statistical data of time-history stress of components including hawsers, fenders and yoke, based on which, the reliability indexes of all the failure modes and correlation coefficient matrix are derived. Then the weakest failure modes, i.e. the representative failure modes that have significant impact on the system, are located through Probability Network Evaluation Technique. The probability of structural system is estimated through the weakest failure modes by considering the system as series. The analysis results indicate that two environment conditions (0°&0°&0° and 0°&30°&45° in combinations of wave, wind and current) are relative dangerous, which is in good correspondence with the practical expertise. The method is verified to be an effective and convenient evaluation approach for structural reliability analysis in terms of complex systems. It is beneficial for the identification of structure indicators from the weakest failure mode group and conduct optimum of structural system configurations in the design stage.     

基于Isograph的地铁车载ATP系统动态故障树分析

针对传统的可靠性分析方法在具有动态特性的地铁车载ATP系统可靠性分析中的不足,提出动态故障树分析法。在引用可用度、平均失效时间和平均修复时间等可靠性指标的基础上,结合Isograph软件改进动态故障树分析法,建立基于Isograph的动态故障树分析模型,并通过对车载ATP系统的结构与功能分析以及历史故障数据的统计分析确定车载ATP系统的关键部件,使用 Isograph软件预计关键部件的可靠性参数,对地铁车载ATP系统的可靠性进行评估。结果表明:采用该方法求解的系统可靠性指标均满足系统需求,并且精确度较高,运用此方法能够对具有顺序相关、资源共享、可修复以及冷、热备份等特性的系统进行可靠性建模,达到快速以及准确分析动态特性系统可靠性的目的。     

安全系统的故障分析

以可靠性研究为基础,分析独立和冗余配置的安全系统的故障状态,给出独立配置和冗余配置时安全系统的显性故障率、隐性故障率以及系统可用度的定量模型。以该模型对以紧急停车系统(ESD)和生产监控系统(DCS)构成的组合安全系统进行了比较和分析。笔者认为:ESD单独设置时,应注意降低隐性故障率、提高其修复率;ESD与DCS冗余配置时,无论是并联冗余还是串联冗余,安全保护功能都是增加的,但同时显性故障率有所增加,隐形故障率大大减少。因此,用ESD补充DCS的安全保护功能而不是简单的重复其功能,对提高系统的整体安全水平将是十分明显的。     

基于MTBF的光电感烟探测器可靠性研究

针对火灾探测报警系统重要组成模块—光电感烟探测器-报警控制器,根据其在实际使用过程中的不完全故障数据,改良了前人对该问题的传统研究方法,并提出了分段定时截尾可靠性参数模型。该模型主要考虑火灾探测报警系统控制器工作时序性和故障处理时间的影响,采用自主提出的原始故障数据筛选统计方法,分别求得光电感烟模块的首次使用寿命与平均故障间隔时间的参数估计。该方法能够减少火灾探测报警系统初始使用寿命过长而产生的平均故障间隔时间的估计偏差,对于火灾探测报警系统整体使用寿命的估计和维修管理有着重要意义。同时基于序贯思想的动态截尾也克服了定时截尾模型无法准确判断试验停止时间的不足,在保证参数较为精确的前提下最大限度地节省时间和资源。     

石化压力管道冲蚀失效数值模拟及影响因素分析

以镇海REAC出口压力管道系统碳钢弯管为例,结合冲蚀失效机理,建立冲蚀失效流固耦合数理模型。利用数值模拟技术分析腐蚀产物保护膜与多相流动之间的交互作用,揭示弯管内壁剪切应力分布及保护膜主位移、应力、应变的分布规律,研究石化压力管道系统冲蚀失效过程;结合现场测厚数据验证有限元分析软件流固耦合数值模拟方法的可靠性;并进一步对比分析了流体流动特性、管件结构特性等特性参数对冲蚀的影响。为石化压力管道输送系统的冲蚀失效分析、结构优化设计、RBI和定期检验测厚定位、寿命预测、风险评估等安全保障研究提供理论依据和分析手段。     

可控震源振动器系统不确定性分析

为了解决可控震源施工过程中振动器系统的安全性问题,采用故障树法建立仿真 模型。通过失效分析得出各故障单元的失效模式及单元间分布规律,计算出振动器系统 的可靠度。开展对该系统敏感性的不确定性分析,得出影响振动器系统可靠性的关键因 素为重锤上部密封失效。采用有限元法对其应力场进行模拟仿真。结果表明:随着工作 频率的升高,O形圈应力波动越大,密封越容易失效。Von Mises应力随压缩率的增大先 减小后增大,随槽口半径的增大而增大;接触应力在一定范围内随压缩率及槽口半径的 增大而增大。为振动器的结构优化与可靠性设计提供理论依据,并为油气资源勘探开发 的安全作业提供工程应用指导。