起重机臂架结构的凸模型非概率可靠性分析

为预防大型工程中起重机安全事故,通过建立模型来衡量起重机臂架结构非概率可靠性。首先利用凸模型非概率可靠性相关理论,构建有代表性的凸模型——广义无穷范数模型,并用该模型来定义非概率可靠性指标;其次分析影响臂架结构非概率可靠性的不确定性参数;最后在凸模型的基础上,将非概率功能函数代入非概率可靠性指标中,求出臂架结构非概率可靠性。以某企业履带式起重机臂架结构为例予以分析,验证模型的有效性。研究表明:利用该模型分析臂架结构强度、刚度、稳定性等3方面,其结果与实际情况相符。     

非概率响应面法在起落架结构安全性评估中的应用

由于起落架结构的安全性分析参数多为区间变量,随机分布较难获得,采用传统的概率分析方法受到一定的制约.基于此,针对起落架运营事件的严重度分析,提出了基于区间理论的起落架结构非概率可靠性方法,在只知道不确定参量的界限而不知其分布情况的条件下,即可求得结构的可靠度.以非概率可靠性理论为基础,结合响应面法建立结构的非概率模型,并通过改进的解析方法求解非概率可靠性指标.以某型飞机起落架结构为研究对象,对起落架结构进行数值分析获取建立非概率模型所需的数据样本,进而进行结构的安全性评估.算例分析表明,非概率可靠性方法能够有效评估起落架结构的安全状态,可为飞机结构的运营安全性分析提供参考.     

基于区间分析的起重机结构非概率可靠性分析

起重机结构相关变量由于缺乏试验数据,数据统计结果往往存在一定的不确定性,很难准确地用概率模型来描述,而且,概率可靠性对概率模型参数十分敏感,概率数据很小的误差都可能导致结构可靠性计算出现较大误差。基于此,提出了基于区间分析的起重机结构非概率可靠性方法。在实际工程结构中,有时虽然不能得到不确定参数的精确概率分布,但这些参数所处的范围或界限却易于确定,非概率可靠性分析方法可以将机械结构的不确定性参数用非概率区间分析描述。该方法将区间分析与结构可靠性进行结合,研究了具有区间特性的设计参数与结构响应之间的映射关系,通过计算机械结构功能函数中强度和应力的区间范围,给出了描述结构非概率满意度可靠性指标的计算方法。利用区间运算规律确定了起重机结构非概率满意度可靠性指标的求取步骤。以起重机结构为实例,运用基于区间分析的非概率可靠性分析方法,计算了起重机臂架的可靠度,同时分析了区间运算中区间扩张问题。实例表明,运用区间分析能够较准确地描述起重机结构的可靠性问题。     

基于子集模拟的埋地管道失效概率评估

对失效概率的评估是管道系统风险评价的核心内容,针对目前对埋地管道失效概率问题研究的不足,采用子集模拟方法（SS）建立埋地管道失效概率的定量评估模型以及参数敏感度模型,并对随机变量进行敏感分析。研究结果表明:子集模拟能利用少量样本定量计算出管道失效概率,有效弥补了管道结构可靠性模型中的不足;在管道运行中期,工作压力、腐蚀速率、管道壁厚和屈服强度是对管道失效概率影响较大的4个因素,而腐蚀因素在管道运行后期成为对系统失效概率影响最大的因素。     

改进的一次二阶矩计算埋地管道失效概率方法及其应用

为探究不同影响因素对埋地管道运行安全的影响,基于改进的一次二阶矩计算方法,综合考虑埋地管道环向受力和纵向受力的特性,依据应力-强度理论和钢制管道结构设计规范建立了埋地管道失效结构功能函数;通过对ABAQUS软件中的UVARM模块进行二次开发,建立了腐蚀、温度和不均匀沉降耦合作用下的三维管道-地层整体模型,模拟不同管道参数下的管道状况.运用该方法对工程实例进行了计算,分析可靠指标和失效概率的分布情况.结果表明:埋地管道工作内压与管道失效概率呈正相关关系,管道壁厚和管径与失效概率呈负相关关系;在影响参数变化相同的条件下,管道中部失效概率变化最快,两端的失效概率变化较慢.该模型计算结果体现了管道不同部位失效概率的特点,在管道设计、维护和风险评估方面有一定的借鉴意义.     

桥式起重机主梁结构多源不确定性混合可靠性分析

为了预测桥式起重机金属结构的可靠度,采用凸模型非概率研究桥式起重机的可靠性,在只知道不确定参量的界限而不知其分布情况的条件下,即可求得各功能函数的可靠度。针对起重机金属结构中存在的不确定性因素并不单一,且是随机性、模糊性和非概率不确定性共同作用的结果,首先基于凸模型计算单一变量的结构可靠度;然后基于主梁结构的加工尺寸、起重量、材料边界条件等不确定性,建立了以主梁金属结构强度、刚度、整体稳定性失效模式的凸模型非概率可靠性分析模型,通过混合可靠性模型求和计算,得到主梁结构的混合可靠度。该模型更加切合实际,从而推导出一种桥式起重机主梁金属结构的混合可靠性计算方法,也建立了一些适用于复杂工程问题的结构可靠性分析方法;最后基于凸模型,针对工程实际中大量存在的"未知但有界"参数的结构可靠性分析问题,通过数值算例验证该混合模型的有效性和实用性,对现有某型号桥式起重机主梁金属结构工况进行了混合模型可靠性分析,结果表明,该可靠性模型意义明确,对模糊信息的处理也比较合理,可作为混合可靠性计算方法的一种补充,用该方法得到的桥式起重机强度、刚度、稳定性混合模型可靠度符合实际情况。     

城市高压燃气管道的结构可靠性分析

埋地钢管的失效受多种因素影响,目前在城市燃气管道设计及在役管道安全性评估中,忽略了各因素的随机性而将其视为确定量。为分析各变量的不确定性对管道安全运行的影响,根据城市埋地燃气管道受力特点建立了管道失效力学模型,运用可靠性理论对模型中影响燃气管道失效的十三个参数进行了敏感性分析。结果表明:材料屈服强度、管道压力、竖直荷载、管道壁厚、管道弯曲系数、管道基座系数等六个随机参数最容易造成管道结构失效,而其余七个参数对管道失效的重要性均不超过1%;各随机参数均值和变异系数的相对变化对管道可靠性的影响不同,屈服强度、管道压力和管道壁厚三个参数的均值变化对可靠性影响最大,与管道壁厚变异系数相比,竖直荷载变异系数变化对可靠性的影响更大。     

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。     

时变可靠性在海底油气管道失效概率中的应用研究

为提高海底油气管道风险管理能力,针对传统管道风险分析大多采用静态时不变可靠性方法的缺点,提出基于动态时变可靠性的腐蚀海底油气管道分析思路,建立了考虑时间因素的腐蚀管道失效概率模型。根据"首次穿越率"概念建立腐蚀管道穿越模型,借助随机过程理论和敏感性分析构建代表腐蚀海底油气管道结构抗力的剩余强度模型和识别影响管道可靠性的关键因素,给出了时变视角下对比附加载荷的在役管道失效概率计算方法。结果表明,随着时间推移,腐蚀速率对管道失效概率的影响最大,运行压力的增加使管道的剩余寿命与可靠性发生显著变化,而拉伸强度影响较小。     

基于区间模型的套管强度可靠性评估北大核心CSCD

为了弥补传统安全系数法以及可靠性理论在套管可靠性评估中的缺陷,基于区间理论提出了1种适合套管可靠性评估的非概率可靠指标,给出了套管三向强度可靠性评价模型以及相关参数最大、最小值取值方法。研究了外载变化区间均值和偏差对非概率可靠指标的影响规律。结果表明:均值增加,可靠指标线性降低、容许的载荷区间最小值增加;偏差增加,可靠指标非线性降低,并且降低率降低。套管强度影响因素变化区间偏差与可靠指标近似成线性逆相关关系。     

基于区间模型的套管强度可靠性评估

为了弥补传统安全系数法以及可靠性理论在套管可靠性评估中的缺陷,基于区间理论提出了1种适合套管可靠性评估的非概率可靠指标,给出了套管三向强度可靠性评价模型以及相关参数最大、最小值取值方法。研究了外载变化区间均值和偏差对非概率可靠指标的影响规律。结果表明:均值增加,可靠指标线性降低、容许的载荷区间最小值增加;偏差增加,可靠指标非线性降低,并且降低率降低。套管强度影响因素变化区间偏差与可靠指标近似成线性逆相关关系。     

滚石冲击作用下埋地高压输气管道的可靠性分析

地质灾害往往会对高压输气管线造成安全隐患,岩体崩塌引起的滚石冲击是导致埋地输气管道第三方破坏的主要破坏形式之一。通过概率分布求出滚石产生的偶然性载荷对管道的冲击频率,根据可靠性理论,用管线钢自身的强度和撞击产生的工作应力,建立强度应力的安全裕度方程。然后利用LS-DYNA有限元软件,建立滚石冲击管道模型,计算不同条件下埋地输气管道的最大应力Sm,确定Sm的分布规律。最后,根据应力和强度的分布求得管道可靠度指标和失效概率。本研究提供的方法和结论对埋地输气管道的风险评估、管道的设计及施工具有重要的参考价值。     

基于双剪屈服条件的输油管道腐蚀剩余强度可靠性研究

提出基于双剪屈服塑性极限条件的管道可靠性爆破压力可靠度模型,在基于剩余强度可靠性理论基础上,着重分析随机参数,即腐蚀深度、腐蚀长度和运行压力的分布情况,通过经典可靠性计算方法、JC法将非正态分布转化成标准正态分布,从而建立起基于双剪屈服条件的管道腐蚀可靠性计算模型。通过提取现场实验数据进行验算,其结果表明:双剪屈服强度理论算得的爆破压力更接近实验结果,该方法降低API579的保守性,大大提高了可靠性的计算精度。     

基于FITNET FFS模型的腐蚀管道失效概率敏感性分析

为了获取影响腐蚀管道失效概率的关键因素及敏感性规律，基于FITNET FFS模型，采用可靠性理论对国内某腐蚀管道的失效概率进行计算和分析。通过全寿命方法计算了腐蚀增长速率，从而得到了与时间相关的腐蚀管道损伤概率模型，并采用蒙特卡罗模拟算法进行求解，得出了不同年限下腐蚀管道的失效概率；采用变异系数法对各影响因素进行参数敏感性分析。研究结果表明:管道直径、壁厚及径向腐蚀速率的分散性对管道失效概率具有双向扰动作用，其机理在于随机变量的分散性和腐蚀速率同时影响失效概率的波动，开始阶段随机变量分散性起主导作用，两者在管道失效概率达到50%会趋于一个平衡状态，之后腐蚀速率起主要支配作用；另外，管材的抗拉强度对腐蚀管道失效概率的影响较屈服强度的影响更大，可靠性分析时采用只考虑屈服强度的强度模型将存在一定的局限性，建议同时考虑管材抗拉强度的影响。     

集输管道腐蚀缺陷非开挖评价方法研究北大核心CSCD

为省去开挖取样步骤,以提升腐蚀缺陷检测过程的安全性与经济性,建立了一种集输管道腐蚀缺陷的非开挖评价方法。利用ANSYS软件进行有限元分析,结合铁磁学相关理论建立集输管道腐蚀缺陷磁信号模型;分析腐蚀缺陷影响参数对磁感应强度梯度模量的影响;综合模型与GB/T 35090—2018《无损检测管道弱磁检测方法》,建立该评价方法,并在新疆油田某管道进行了工程验证。结果表明,该方法计算出的腐蚀缺陷综合评价指数F与实际开挖后检测得出的腐蚀缺陷综合评价指数F绝对误差分别为-0.02和-0.01,相对误差分别为-3.13%和-1.61%。该评价方法较现有腐蚀缺陷评价方法可省略开挖取样点步骤,使检测过程更加安全、经济、环保。     

RBF神经网络可靠度分析方法在边坡稳定性研究中的应用

针对边坡稳定性可靠度分析,当状态函数无法显式表达且传统计算方法求解复杂问题困难时,提出一种基于ABAQUS和粒子群优化径向基函数神经网络的可靠度分析方法。基于ABAQUS的强度折减方法计算所选随机变量对应的安全系数,利用径向基函数神经网络的数据拟合功能,建立模型并映射出安全系数和随机变量之间的关系,构造响应面功能函数;利用蒙特卡罗生成的大量随机样本代入功能函数得到相应的安全系数,进而计算边坡的失稳概率和可靠度指标来反映边坡稳定性。研究结果表明:相对于传统方法,本文方法计算效率更高、误差更小,适合实际工程应用。     

城际铁路地下段运营振动对上部埋地燃气管道的影响

以某城际铁路下穿埋地燃气管道工程为例,应用车辆-轨道耦合动力学理论建立了车辆-轨道垂向耦合动力学模型,计算了250 km/h行车速度下的钢轨扣件支点反力;利用ANSYS建立了包括轨道、隧道结构、土体和燃气管道的三维有限元模型,以钢轨扣件反力为输入荷载,分析了列车运营条件下燃气管道的振动响应特性,并分析了会车对燃气管道振动响应特性的影响。结果表明,当列车单向运营速度为250 km/h时,燃气管道的最大振动加速度为1.175×10~(-3)m/s~2。如果在管道下方会车,列车运行振动对埋地燃气管道的影响范围显著增大,振动位移幅值和加速度幅值增幅分别为85.2%和75.8%,最大位移为2.21×10-5m,最大振动加速度为2.12×10~(-3)m/s~2。根据预测计算结果判断,本工程列车单向运营引起的埋地燃气管道的振动烈度小于I度,会车时振动烈度略大于I度。     

服役结构抗力的验证荷载估计

研究了结构抗力的后验分布,给出了含有测试误差的相关非验证样本与验证样本的抗力后验分布函数。通过数值积分分析,得出了验证荷载试验便于工程应用,以及在不加强工程系统的条件下,提高工程结构可靠性的结论。     

起重机主梁结构可靠性混合模型的建立和分析

为了预防大型工程中起重机安全事故,通过建立混合模型研究了桥式起重机主梁结构的可靠性.首先分析影响主梁结构可靠性的不确定性参数.其次建立了基于凸模型-随机模糊模型的可靠性分析模型,其中考虑了一些因素的相关性.最后在凸模型-随机模糊混合模型的基础上,对某型号桥式起重机进行了可靠性分析,考虑材料强度与结构所受应力之间的相关性(情况一)、横向应力与纵向应力之间的相关性(情况二),验证了模型的有效性.研究表明,该模型意义明确,对模糊信息处理也比较合理,可作为可靠性计算方法的一种补充.     

基于模拟的腐蚀管道可靠性分析

腐蚀失效是压力管道失效的主要模式之一。通常采用腐蚀管道剩余强度估算的方法 ,评价腐蚀管道的安全性。腐蚀管道的剩余寿命则采用可靠性理论计算得到。以各种局部腐蚀缺陷的评定方法来建立模拟模型 ,直接采用蒙特卡罗模拟可以计算得到不同时间下的管道的失效概率 ,同时根据目标可靠度来确定腐蚀管道的剩余寿命。含多个腐蚀缺陷的管道的失效概率需要考虑缺陷间的相关性。采用模拟方法可以计算失效概率的秩相关 ,避免采用独立假设来计算管道的失效概率