影响大型复杂机械钢结构系统可靠性的因素分析

以结构力学为理论依据,以有限单元法为基础,借助和参考有关有限元程序设计方法,按照结构系统可靠性失效模式分析的要求,采用编程语言研制成功基于有限元的可靠性分析软件RAPS(Reliability Analysis Program of Structure based on FEM),运用该软件对立体车库钢结构的可靠性进行具体的分析;对判定结构系统失效与否的失效准则进行讨论和分析,并针对立体车库钢结构,得出合理的失效准则和系统可靠度的计算方法;通过实例说明约界参数CAP、失效路径长度和系统复杂程度对失效准则和系统可靠度结果的影响。     

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。     

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。     

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。     

基于安全信息的安全执行及其失效机制研究

为了提高系统安全执行的有效性,改善系统的安全状况,开展基于安全信息的安全执行及其失效机制研究。首先,对安全执行的基础问题进行研究,包括其定义及一般过程;其次,从安全信息出发,结合解决问题的一般路径,对安全执行机制进行研究;最后,在上述分析的基础上,研究安全执行失效机制,并构建模型,明确安全执行过程中的重要节点。研究结果表明:基于安全信息能厘清安全执行过程中的细节及重点,对于未来系统中人群的安全执行力的提升能起到积极的指导作用。     

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。     

城市雨水管网内涝失效的可靠性分析

为了提高雨水管网的排水的可靠性,将工程结构中的可靠性理论引入雨水管网,在可靠性的基础上利用定量风险分析方法对整个雨水管网进行分析,得出雨水管网的失效概率.首先分析雨水管网内涝失效的功能函数与极限状态函数,研究功能函数中各个随机变量的不确定性;接着提出将一次二阶矩法中的设计验算点法用于评估单个雨水管道内涝失效的可靠性,得出单个雨水管道的内涝失效的可靠指标,进而通过转化得出单个雨水管道的内涝失效概率,整个计算过程在Matlab中实现;最后运用事故树法对整个雨水管网进行定量风险分析,最终得出雨水管网出现内涝失效的概率.算例研究表明,现有的单个雨水管道的可靠性偏低,雨水管网的可靠性也偏低.     

基于有限元的含腐蚀缺陷P110油管失效分析与安全评价

含有腐蚀缺陷油管在复杂的工作荷载下容易发生失效。建立了在内压与轴向力共同作用的复杂工作载荷下,含椭球型蚀坑缺陷与轴向沟槽型缺陷两种腐蚀缺陷的油管有限元模型。基于该模型研究了不同载荷工况下缺陷宽度、深度与长度对油管安全性及失效模式的影响。研究结果表明:腐蚀位置深度较浅时,椭球型蚀坑缺陷更危险,油管主要发生由轴力引发的断裂失效;腐蚀位置深度较深时,轴向沟槽型缺陷更危险,主要发生由内压引发的破裂失效。研究成果可为含腐蚀缺陷油管的安全评估提供依据。     

塔式起重机的失效模式及其极限起升载荷

主要失效模式的模拟是进行塔机结构系统可靠性分析的重要环节,以起升载荷为控制量,用弹—塑性单元失效形式模拟塔机结构系统中的拉杆和压杆,结合载荷增量最小准则法,得到塔机的主要失效模式及其极限起升载荷。并应用该方法比较了数值算例中塔机在不同载荷组合下,各工况的主要失效模式和极限起升载荷。结果表明,多数失效模式中存在共有的失效杆元,提高这些失效杆元的强度就可以提高塔机承载能力。     

考虑人因可靠性的安全仪表功能SIL验证方法研究

油气站场一般设置有紧急停车系统（ESD）等存在操作员介入的非常规安全仪表功能（SIF），为解决已有的安全完整性等级（SIL）评估方法不能针对此类SIF进行功能安全评价的情况。对存在操作员介入的非常规SIF进行研究，将其中的人为因素细分为观察、决策和执行3个阶段；根据各类人因可靠性分析方法优缺点，筛选CREAM和HCR方法分别分析紧急情景环境和应急响应时间对非常规SIF人因失效概率的影响，建立考虑人因可靠性的SIL验证模型；基于此模型选取某输油站典型SIF开展SIL评估，分析人因失效对SIF整体可靠性的影响水平，并提出改善措施。结果表明:将操作员应急响应过程中的人因失效概率引入传统的SIL验证模型中，可实现对非常规SIF的功能安全评价；人因失效对非常规SIF具有显著影响，筛选的人因可靠性模型可准确计算人因失效概率。     

细尾矿砂破坏准则的测试与安全影响

为研究细尾矿砂破坏准则的具体形式和安全影响,利用HCA试验的方法测试了子午平面和π平面的破坏曲线;采用数值模拟的方法分析了所获破坏准则引起的尾矿坝安全系数变化。结果表明:子午平面的破坏曲线为单调递增;π平面破坏曲线在静水压力较小状态与Mohr-Coulomb准则一致,静水压力较大状态与Drucker-Prager准则一致,针对试验对象静水压力分界点可确定为200 kPa;若基于分界点在坝体内设置双重破坏准则,安全系数介于单独准则所得值之间,且Drucker-Prager准则单元所占比重介于31.33%～60.67%时,滑面区内Drucker-Prager准则单元数量变化,安全系数变化较明显,比重取其余值滑面区内Drucker-Prager准则单元数量不变,安全系数变化不明显。细尾矿砂破坏准则应为Mohr-Coulomb与Drucker-Prager组合而成的双重准则,组合过程需考虑静水压力的影响。     

水库溃坝应急仿真关键技术综述

鉴于水库行业的特殊性,开展水库溃坝应急仿真技术研究,对于辅助研究水库应急过程、推进水库应急预案制度、提升水库应急管理至关重要.本文依据行业发展需求,参照建模与仿真理论,总结出溃坝应急过程数学模型研究、溃坝下游居民撤离优化技术研究、溃坝应急预案基础信息数字化技术研究等三项技术是发展溃坝应急仿真技术的关键,并对水库溃坝应急仿真三项关键技术的研究内容、重点解决的技术问题、技术路线分别进行了设想.     

Kinematic planning of slew manoeuvres after actuator failure for low-cost satellites

A kinematic scheme is presented which allows for planning attitude manoeuvres of satellites after actuator failure. The scheme relies on the identification of admissible rotation axes around which the control system can deliver torque components in spite of the failure. Two techniques discussed in the literature, based on a single rotation that either minimizes the angular displacement from a given target attitude or aims a sensor exactly along a prescribed direction, are compared with a new technique based on a two-step approach, which allows for achieving any prescribed attitude by means of a sequence of two feasible rotations. Dynamic simulation is used for analysing potential capabilities and limits of the considered kinematic approaches to manoeuvre planning of under-actuated satellites.     

Physics of failure analysis of power section assembly for positive displacement motor

Power section assembly is the core part of positive displacement motor (PDM), and its mechanical behavior and service life determine the drilling efficiency and cycle. In this paper, fault tree of power section assembly was established, failure reasons were analyzed and improvement measures were put forward. Finite element models of conventional lining and uniform wall thickness lining of 5/6 PDM were established, and the mechanical behaviors were investigated. Working parameters such as drilling fluid pressure, rubber hardness, downhole temperature and pressure difference were discussed. The results show that wear and rust are the main failure modes of the rotor. Failure modes of rubber lining are wear, tear, rupture, peeling off, thermal failure and fatigue failure. Under the action of drilling fluid pressure, the maximum effective stress of rubber lining appears in the bottom of arc, and the minimum stress appears at the top of arc. But deformation distribution is opposite to the effective stress. Deformation of uniform wall thickness lining is more uniform. Effective stress of the lining increases with the increasing of drilling fluid pressure and rubber hardness, but it decreases with the downhole temperature increases. Deformation of the lining increases with the drilling fluid pressure increases, but it decreases with the increasing of rubber hardness and downhole temperature. Effective stress and deformation distribution of rubber lining are more uneven with the pressure difference increases. High stress area lies between the two smallest chambers.     

The complexity of failure: Implications of complexity theory for safety investigations

Complexity theory suggests that we see performance as an emergent property, the result of complex interactions and relationships. This can clash, however, with what stakeholders see as legitimate and normal in accident investigations. When systems fail, it is still common to blame components (e.g. human errors) and when they succeed spectacularly, to think in terms of individual heroism (e.g. the A320 Hudson River landing). In this paper, we lay out the contrast between a Newtonian analysis of failure that can be recognized in many efforts at safety analysis and improvement. It makes particular assumptions about the relationship between cause and effect, foreseeability of harm, time-reversibility and the ability to produce the “true story” of an accident. With inspiration from complexity theory, failures are seen as an emergent property of complexity. We explore what that means for safety science and work towards a post-Newtonian analysis of failure in complex systems.     

预置裂隙花岗岩受载破坏双差层析成像研究

为了更好地研究岩石破坏机理,开展了预置有剪切破坏裂缝形成预置破坏区的花岗岩受载破坏实验。利用微震监测系统采集岩样受载过程微震事件,采用双差定位算法对微震事件数据进行分析,计算了岩样受载过程各位置的岩石波速分布,并对应力分布进行了反演。结果表明,花岗岩岩样受载过程中沿预置的裂隙面失稳,利用双差算法对微震事件重新定位,多数微震事件数分布于预置断裂面或其周围。双差层析成像后的岩石波速等值线图显示,不同受载阶段预置破坏区波速结构与微震事件数量、强度分布及应力曲线特征有很好相关性,验证了该计算方法的可靠性。     

石油修井作业机钢丝绳断裂失效研究

石油修井作业机钢丝绳断裂失效给人身安全和设备带来了很大的安全风险。我们分析了钢丝绳断裂机理,对采样进行综合研究认为:钢丝绳断裂的直接原因是在用钢丝绳在断裂前的脆性断丝数远远超过标准规定的报废要求,即该绳"带病工作",承载力严重降低,在过大的解卡载荷下,剩余钢丝不足以承受工作载荷,而导致断裂。笔者建议在今后的修井作业过程中,定期对钢丝绳和轮槽进行检查,及时更换不满足使用要求的钢丝绳、轮槽;钢丝绳使用过程中采用合理的润滑方法进行维护;在钢丝绳保存和转运期间,避免对钢丝绳造成损伤影响使用寿命;对于轮式修井机改用钢芯钢丝绳,避免结构破坏;鉴于卷筒旋向,今后应改用右捻钢丝绳。在修井作业过程中,解卡作业严禁超负荷施工。     

CREAM失误概率预测法在驾驶舱机组判断与决策过程中的应用

CREAM强调人在生产活动中的绩效输出不是孤立的随机性行为,而是依赖于人完成任务时所处的环境或工作条件,它通过影响人的认知控制模式和其在不同认知活动中的效应,最终决定人的响应行为。在驾驶舱内,机组的绩效输出不仅仅是人的自身行为,还依赖于其完成任务时所处的情景环境,所以CREAM方法能够结合驾驶舱环境对机组的认知差错进行分析。在飞行中,驾驶舱内机组非常重要的一个环节是判断与决策过程,这一过程中包括询问、讨论、确定方案、执行、反馈五个环节。本文将通过分析这五个环节的相互关系及影响,以明确这种讨论过程是减少机组人为差错发生的一种有益方式,然后应用CREAM的预测法对这五个环节进行定量化分析,得出机组判断与决策过程的失误概率,完成对机组认知行为的客观评价,并为以后能够定量化研究驾驶舱内飞行员认知差错提供方法的借鉴。     

基于模糊层次综合模型的溃坝后果评价研究

通过分析和归纳影响溃坝后果的因素,采用层次分析法确定各因素权重,建立各因素的隶属函数,得到评价矩阵.对评价矩阵进行模糊化处理,建立大坝溃决后果的模糊层次综合评价模型.根据得到的模糊层次综合评价模犁分析某工程实例,得到渍坝后果的严重程度.研究表明,模糊综合评价方法对大坝溃决后果的评价合理,具有实用价值.