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。     

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.     

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。     

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。     

非随机过程的地震激励下埋地压力管道的非概率可靠性分析

在地震工程中,利用传统的随机过程模型来建立动态不确定荷载的随机过程模型,需要大量的时间历程实验样本。基于地震记录因受成本或实际因素限制导致的样本贫乏,且传统的随机过程的求解计算量巨大,提出了以非概率的集合理论凸方法为理论基础的非随机过程,以解决实际工程对地震荷载随机过程函数分布形式的灵敏问题;针对实际地震荷载的非平稳性随机性特征,结合区间模型和强度包络函数,建立了区间非平稳地震荷载模型;根据地面运动的时域非平稳特征,结合非随机过程振动理论,推导了埋地管道的动力响应;为了求解出的埋地管道在内压作用下的管道强度,采用了von-Mises第四强度理论,建立了非随机过程地震荷载下的埋地压力管道动力响应式;根据理论分析出的简化公式,结合非概率可靠性理论,针对某成品油管道进行了非概率可靠性实例分析。研究结果表明:在小样本情况下,利用凸模型理论可处理荷载的时变不确定性,可进行结构的非概率可靠性分析;这对只有小样本的实际工程的抗震可靠性分析具有指导作用,对建立地震激励下的结构的响应设计体系研究具有积极意义。     

基于PHI2的桥式起重机结构时变可靠性分析

为探究时间累积效应对起重机失效概率的影响,提出基于改进的PHI2的起重机金属结构时变可靠性分析方法。以桥式起重机为例,首先,分析起重机金属结构受力,选取与材料许用应力以及结构许用刚度差值最小的危险点进行结构数值分析;其次,用响应面法(RSM)近似构造功能函数;最后,通过改进的PHI2方法求得上穿率,从而获得起重机金属结构随时间累积的失效概率。结果表明:考虑时间累积效应的可靠性指标明显低于未考虑时间累积效应的可靠性指标。     

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.     

基于概率统计的土石混合体边坡可靠度分析方法

为确切描述边坡实际状态,更准确评估边坡稳定性,提出一种基于概率统计的边坡可靠度分析方法。该方法考虑土石混合体边坡平均强度的不确定性和强度在空间上的变异性,综合利用蒙特卡罗方法和连续非连续单元法(CDEM)计算评估边坡可靠程度;将坡体表面的相对位移量作为基本指标,从定性和定量2个方面确定边坡的失稳标准;通过分析一个典型的土石混合体边坡,获得边坡在不同强度分布和强度等级下的可靠度,并结合一个实例对文中方法的有效性进行验证。结果表明:边坡强度的分布特性对边坡的变形失稳结果有较大影响,利用基于概率统计的可靠度分析方法可建立边坡稳定性与岩土材料强度特性的关系。     

桥式起重机金属结构的可靠性优化研究

桥式起重机金属结构在设计阶段就需要兼顾轻量化与安全性能要求。以概率模型来简化影响结构可靠性的不确定因素,以可靠度来衡量结构的安全性,建立了桥机金属结构概率可靠性优化的数学模型,获得了兼顾轻量化和可靠性要求的最优解。可靠性优化设计方法既能实现桥式起重机金属结构的轻量化和安全可靠双重目标,是对优化设计方法的进一步创新,并弥补了优化设计的不足,既符合可靠性设计的要求,又能贴合绿色设计的节能环保理念。     

基于GO法的LNG接收站气化外输系统可靠性分析

为保障液化天然气(LNG)接收站工艺系统生产的安全,基于GO法原理,对某接收站气化外输系统进行可靠性分析。在对系统工艺流程分析的基础上建立GO图,并采用概率公式算法分别对该系统进行可靠性定性与定量分析。结果表明:GO图简单实用,能够直观准确地表征系统工艺流程。GO运算得出气化外输系统的平均工作概率为0.977 814,平均维修时间为58 h,系统可连续稳定运行107天以上。由于数据是基于保守原则确定基本事件的,因此,计算所得可靠性结果可以作为气化外输系统安全可靠性的下限。     

飞行事故概率模型与风险评估方法

以事故统计为基础,建立了飞行事故概率模型与随机过程模型,对飞行安全可靠性指标进行定量评估。根据独立性假设,推导了飞行风险的概率分布,并给出飞行安全重要指标间的关系。假设飞行事故发生是Poisson过程,导出了飞行安全可靠性概率指标的区间估计计算方法。实例计算表明,通过统计量可以对飞行安全进行风险评估,根据飞行事故风险概率等级要求得到评定等级。     

爆炸荷载统计模型下重力坝动力响应随机分析

为准确预测混凝土重力坝结构在爆炸荷载作用下的动力响应特征,确定其概率意义上合理的防爆距离,提出基于爆炸荷载统计模型的重力坝结构动力响应随机性分析方法。首先,在已有爆炸荷载公式、计算图表和相关试验统计数据的基础上,建立空中爆炸荷载统计模型。同时,构建国内某混凝土重力坝的非溢流坝段的炸药-空气-坝体-地基的有限元耦合模型。然后,在考虑爆炸荷载的不确定性情况下,运用动力学显式算法分析坝体结构的不确定性动力响应特征。最后,采用统计学分析方法研究坝体动响应量最值的概率分布特征及损伤状态随比例爆炸距离的变化。结果表明,结构爆炸动力峰值响应量大致服从正态分布,在重力坝结构的抗爆防护设计中应合理考虑爆炸荷载变异性的影响。     

SFEP中因素重要度计算及其不确定性修正方法研究

为研究系统故障演化过程(System Fault Evolution Process, SFEP)中因素重要性及其不确定性，提出了基于相似性、联系数和信息熵的分析方法。以因素影响下的事件故障概率为基础数据，将因素重要性表征为事件在因素作用下的故障概率相似性和不确定性，建立研究方法和数学模型。首先，研究了因素重要性的由来及不确定性产生的原因。其次，建立了因素重要度计算和不确定性修正方法，提出了因素概率相似度、因素概率犹豫度、因素概率犹豫熵和因素重要度。最后，通过实例展示了分析流程。结果表明，系统故障演化过程中实现上述方法是可行的，能达到预期效果。研究方法和结果可用于系统故障演化过程中因素重要性的确定，并作为基础数据实现因素的化简、合并或删减，以降低演化过程复杂性，也可为类似的因素重要性分析提供支持。     

毒气泄漏扩散风险的参数不确定性分析

有毒气体泄漏扩散受很多不确定性因素的影响,为了分析和评估影响毒气泄漏扩散的风速和泄漏速率的变化和不确定性,采用蒙特卡罗模拟和基于Wilks公式容许限的非参数统计法,通过抽样计算得到“95/95准则”下的毒气泄漏扩散地面浓度分布,计算了有毒气体泄漏扩散的不同风险等级的影响范围和风险概率曲线。以氨气泄漏事故为例进行实例分析,结果表明,相对于以确定性参数得出的氨气泄漏扩散浓度分布,引入参数的不确定性评估,更能贴合泄漏现场存在不确定性因素的实际情况,更有利于人员的安全和应急疏散管理。     

化学品突发性事故预测的不确定性分析

介绍化学品突发性事故预测的不确定性概率统计和模糊数学分析方法。对参数和模式的不确定性分别进行了讨论,计算机系统包括化学品常用数据库、事故识别模块,事故后果分析模块和不确定性分析模块,对液氯泄漏排放事故、液化气（丙烷）两相闪蒸爆炸和管道煤气（CO）泄漏伤害模式实例进行了分析。对连续源和瞬时源的讨论说明泄漏时间的确定对事故分析极为重要。     

基于贝叶斯分析的储罐失效概率修正方法研究

为了确定大型地上常压储罐的失效概率,分析了储罐失效数据特点。针对当前风险评价中大型地上常压储罐失效概率并没有以大型地上常压储罐失效样本为基础的情况,提出了用贝叶斯分析方法修正其基本失效概率,并以国外统计数据为样本,采用贝叶斯分析方法对12组储罐的失效概率进行了修正。结果表明:1贝叶斯分析方法以同类失效数据为历史数据估计了先验分布参数,失效数据变异系数变小,降低了失效数据的不确定性;2贝叶斯分析方法修正后失效概率均值更加集中,更新后失效概率有一定程度的提高,中间个别年份失效概率较高,总体上失效概率逐年降低;因此,实际应用中可根据储罐新旧情况选择合适的失效概率值。     

基于不确定性理论的防相撞人因CREAM模型

提高人的可靠性,可最大限度降低人为差错发生的概率,改善防相撞工作的安全管理水平。为此,基于认知可靠性和失误分析方法 (CREAM)与不确定性理论建立防相撞人因失效分析模型。首先,采用CREAM扩展法,建立认知需求剖面,评价共同绩效条件,识别失效模式,预测失效概率;然后,在无客观历史数据情况下,基于不确定性理论对专家数据进行处理,修正CREAM得出的失效概率,评估事故中人的可靠性。以管制员为主体的空中相撞事故的实例分析表明,此方法可对防相撞工作中人的可靠性进行定量评估,且过程严谨,操作性强,可信度高;还能够采集和丰富人为因素的基本数据,表明其在防相撞人因失效分析中也有一定可行性和有效性。     

基于OGP数据的点火概率在保护层分析中的研究与应用

保护层分析(LOPA)是一种数量级层面上的半定量风险评估方法,它通常以定性风险评估为基础,以相对定量风险分析更短的时间及更少的资源为特点而得到广泛应用.在利用LOPA进行风险分析时,需要确定各类场景修正因子,其中点火概率由于影响因素多、现有确定方法较为粗糙,导致较高的不确定性,使得LOPA分析结果的一致性难以保证.根据OGP提供的经验数据,对不同泄漏速率下的点火概率进行数据的完善与补充,得出简化后的点火概率计算模型,在确保点火概率相对准确的同时简化点火概率的计算方法,为LOPA中点火概率的取值提供了依据.同时采用显著性检验的分析方法研究了不同泄漏特征对于点火概率的影响,为LOPA分析中保护层的选取与设计提供了建议.     

隧道地层变位的可靠性分析

分析了隧道与围岩设计中的不确定性因素 ,指出由于隧道及岩土参数分布的随机性 ,地层变位具有不确定性。运用ANSYS有限元程序建立隧道地层变位的计算模型 ,进行数值模拟并取得地层变位的原始数据。在此基础上把主要影响因素视为随机输入变量 ,地层变位为随机输出变量 ,采用蒙特卡洛方法模拟出地层位移的统计值 ,进而计算出地层变位的可靠指标与失效概率 ,并通过相关系数矩阵和概率灵敏度图分析了随机输入参数对地层变位的影响 ,为隧道地层变位的可靠性分析提供了一种新的途径。     

平交道口冗余控制系统的建模及成本收益分析

将成本收益的分析方法应用在控制系统设计中。采用随机Petri网基于控制过程及系统可靠性对道口控制系统进行建模。在可靠性建模中,基于冗余系统的冷备及热备原理对控制系统的各个部件分别进行描述。基于统计数据确定非冗余控制系统Petri网模型参数。针对冷备及热备的冗余控制系统各部件的系统模型,通过仿真确定冗余系统相对非冗余系统所降低的道口事故率,继而计算出冗余控制的收益。将收益与增加设备的成本进行对比分析,结果表明,控制系统中不同部件的冷备及热备冗余都具有不同的成本收益。