压力容器的可靠性分析

应用概率断裂力学的观点,讨论了压力容器各有关参数的分布特点及允许的失效概率,分析了材料韧性为两种不同分布时压力容器可靠性计算方法,说明了进行压力容器失效概率分析是全面评价压力容器的方法之一.     

压力容器疲劳寿命的可靠性分析

推导了压力容器结构的疲劳扩展寿命计算公式，考虑几种主要参数的不确定性因素，应用蒙特卡罗法抽样计算了其中服从不同分布的随机变量值。得出了在一定置信度和一定可靠性下的疲劳裂纹扩展寿命，并计算在一定使用寿命时结构的失效概率。比较了不同初始裂纹尺寸和断裂韧性对疲劳寿命的影响。利用数值积分法编制了计算机程序。算例表明，它在疲劳寿命的可靠性估计中的应用及其工程意义。     

压力容器的可靠性分析

应用概率断裂力学的观点,讨论了压力容器各有关参数的分布特点及允许的失效概率,分析了材料韧性为两种不同分布时压力容器可靠性计算方法．说明了进行压力容器失效概率分析是全面评价压力容器的方法之一。     

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。     

基于JC法的RBI通用失效概率修正模型研究

基于风险的检测技术失效概率的分析始于同类设备的失效频率数据库,然后通过设备修正因子和管理系统评价因子来修正这些同类频率。针对RBI的不足,结合可靠度理论,分析均值一次二阶矩法在实际应用过程中局限性,应用基于JC法的通用失效概率计算模型完成设备失效概率的修正。该方法适合任何概率分布下的情况,可以避免统计数据正态分布一刀切的缺点。     

基于蒙特卡洛模拟算法的化工装置失效概率估算

分别采用分析算法和蒙特卡洛模拟算法计算装置的瞬时失效概率.首先对瞬时失效概率进行理论研究,依据可靠度理论进行分析,得到瞬时失效概率理论计算公式,但此方法存在理论公式复杂以及计算误差等问题;其次利用蒙特卡洛模拟分析构建化工装置失效概率估算方法,得出利用矩阵实验室(MATLAB)运行的程序流程;最后通过实例计算某个装置的瞬时失效概率,比较分析算法和蒙特卡洛模拟算法所得结果.结果表明,蒙特卡洛算法就整体性而言是可以接受的,而且随着装置数量的增加,装置的瞬时失效概率下降速率加快,这一情况与实际相符.     

基于RBF神经网络的火灾报警系统失效概率预测

报警系统失效主要包括漏报、误报,对系统进行失效概率预测,可以帮助判断设备质量优劣,评估系统效能。利用Matlab软件编程,通过神经网络预测失效概率。根据不同场所正在使用的火灾报警器的失效数据作为原始数据,归纳总结失效原因,建立事故树,结合专家打分法与模糊理论得到网络的输入值与输出值。通过网络训练,得到可以对系统失效概率进行预测的RBF神经网络,测算效率大幅提高。以70组不同品牌、用途的火灾报警系统作为算例,通过训练数据,最终达到输入底事件发生概率可直接输出顶事件发生概率的目的。结果表明,RBF神经网络相较于BP网络与事故树算得的失效概率具有更高的拟合度,RBF神经网络模型在进行系统失效概率预测时具有可靠性。     

小样本感度试验方法

提出了一种用于炸药及火工品感度试验的小样本方法。此方法较之传统的Ｂｒｕｃｅｔｏｎ升降法（估计方差一般需要３０ 个以上的试件,而且估计出的方差往往偏小）,可以在少于３０ 个试件的小样本的条件下,对方差进行估计,而且估计精度高。建立了高置信度、高可靠度的Ｐ发火刺激量置信限公式,该公式可以综合利用当前试验数据和以往经验数据,从而仅需少量当前试验,便可达到Ｂｒｕｃｅｔｏｎ 升降法采用３０ 个以上试件方能达到的精度,大大节省了试验的费用及时间。大量的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ 模拟试验及实例分析都进一步证明了上述结论。     

基于贝叶斯网络的页岩气集输管道失效概率计算方法研究

页岩气集输管道运行压力和出砂量在生产过程中衰减显著，这导致管道失效概率不断变化，针对这一问题，采用贝叶斯网络方法，建立了页岩气集输管道失效概率动态计算模型。首先，分析页岩气气质特征、管道运行工况及失效原因，利用逻辑门的连接关系，建立了页岩气集输管道失效故障树；其次，基于贝叶斯网络与失效故障树的结构映射关系，将失效故障树转化成贝叶斯网络结构；然后，通过贝叶斯网络的参数学习，实现模型求解；最后，进行了实例应用。研究结果表明:该模型不仅可有效计算页岩气集输管道的失效概率，还能确定影响管道失效的关键风险因素，并且可通过调整节点的状态及概率分布，实现页岩气集输管道失效概率的更新。     

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.     

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     

第三方挖掘作用下管道可靠性评估研究

为研究第三方损坏中挖掘作用对管道可靠性的定量影响,阐述了第三方挖掘作用下管道失效模式与失效机理,确定了管道第三方挖掘作用下的2个极限状态:穿孔失效和凹陷—划伤失效,提出了1种综合考虑管道运行及管理条件,建立了管道第三方挖掘极限状态方程求解其失效概率的模型。以某长输天然气管道为例,基于蒙特卡洛模拟计算了研究管段的失效概率值,并进行了参数的敏感性分析。结果表明,该方法能够定量描述第三方挖掘对管道可靠性的影响程度,评估结果便于管理者制定相应的维修维护策略。     

Corrosion failure probability analysis of buried gas pipelines based on subset simulation

Corrosion is the main reason for the failure of buried gas pipelines. For effective corrosion failure probability analysis, the structural reliability theory was adopted in this study to establish two calculation models for pipeline corrosion failure: the pressure failure model and von Mises stress failure model. Then, two calculation models for the corrosion failure probability were established based on a corrosion depth growth model obtained from actual survey data of soil corrosion characteristics. In an example, Monte Carlo simulation (MCS) and subset simulation (SS) were used to analyze the corrosion failure probability of pipelines, and the results were compared. SS can compensate for the shortcomings of MCS as it has higher computational efficiency and accuracy. Therefore, SS was adopted to simulate variations in the corrosion failure probability of buried pipelines with the service time for the two failure probability calculation models, which were applied to a natural gas pipeline located in a chemical industry park in Zhuhai, China. A sensitivity analysis was carried out on the relevant parameters that affect the failure probability. The results showed that multiple loads caused by the covering soil, residual stress, temperature differential, and bending stress have a non-negligible effect on the pipeline reliability. The corrosion coefficients gradually become the most important factors that affect the failure probability with increased service time. The proposed methodology considers the actual operating conditions of pipelines to provide a reliable theoretical basis for integrity management.     

基于断裂力学的受压容器安全评定方法

以断裂力学为基础,对在役含缺陷受压容器的评定方法与评定步骤进行了介绍,规范了缺陷简化及等效裂纹尺寸,并进行缺陷的脆断评定。它能对在役压力容器的现在和未来状况进行评估和预测,判断其是否能够继续使用及安全度如何,并能在安全的前提下使压力容器的潜能得到充分发挥,从而在最大程度上减少危害与损失。     

基于ANSYS-PDS的含缺陷压力容器可靠性分析

为更准确地分析含缺陷压力容器的可靠性,提出采用ANSYS软件中的PDS模块建模求解,从本质上克服API 581压力容器可靠性分析的局限性,采用将压力容器的内径、原始壁厚、缺陷深度、压力容器内压设置为服从正态分布的随机变量的方法,基于响应面法结合蒙特卡洛法抽样分析,通过编写APDL代码,探讨含缺陷压力容器的可靠性.结果表...     

考虑冰风载荷影响的输电线路运行风险评估方法*

为预防在极端冰灾环境下大规模停电事故的发生，提出1种考虑冰风载荷的输电线路运行风险评估方法。在极端冰风环境下，计算输电线路与杆塔所承受的总载荷，利用强度与应力干涉模型确定输电线路与杆塔的故障率，同时结合串联可靠性原理确定线路故障综合概率；利用非贯序蒙特卡洛法与线路故障综合概率设置预想故障集，结合直流潮流优化模型计算每条线路的失负荷量；综合考虑负荷等级与抢修恢复时间，确定线路失负荷的经济价值并定义为故障后果；将故障后果与线路故障综合概率的乘积定义为输电线路风险评估指标。以实际拓扑结构修正的IEEE30节点开展算例分析。结果表明:所提方法可对输电线路运行风险进行有效评估。     

基于Matlab的火灾探测报警系统可靠度Monte Carlo仿真

介绍了火灾探测报警系统的结构,指出了火灾探测报警系统失效原因,针对火灾探测报警系统的特点,确定了蒙特卡洛可靠度分析法.给出了系统的概率模型,确定了在Matlab下应用Monte Carlo方法对火灾探测报警系统的可靠度进行仿真的具体步骤,得到火灾探测报警系统可靠度仿真曲线.将仿真结果与试验结果相比较,基本一致,验证了该仿真方法能正确描述火灾探测报警系统的可靠度随使用寿命的变化规律,为进一步应用该方法来分析火灾探测报警系统的的各可靠性指标提供了理论基础.     

基于蒙特卡洛法的储罐爆炸碎片冲击失效模型研究

为定量研究相邻储罐间爆炸碎片冲击的多米诺效应,基于蒙特卡洛方法建立爆炸碎片冲击失效模型。该模型共包括爆炸能量与碎片初始速度、考虑风速及碎片初始位置的碎片三维抛射轨迹、空气阻力、碎片冲击穿透等4个分步模型。基于上述模型,研究储罐爆炸后碎片的初始状态、抛射轨迹以及对相邻储罐的冲击效应。在数值模拟结果的基础上,用储罐最高允许工作压力代替泄放装置的泄压压力来计算爆炸压力,绘制碎片质量及初始速度的直方图,定量分析储罐间距对击中概率的影响。结果表明,热辐射、超压和碎片冲击3种能量作用方式均可能导致储罐间火灾爆炸事故多米诺现象发生,但爆炸碎片冲击导致相邻罐失效的概率较低。     

An approach to estimating the individual risk for toxic-gas releases using the load-resistance model

A new approach to quantify the uncertainty of the individual risk for toxic releases is presented in this paper. The individual risk is defined as the probability of fatality per year. The probability of fatality is calculated by a classical load-resistance model based on reliability (survivability) theory. The load effect is defined as the concentration intensity to which a human is exposed. Furthermore, the resistance is defined as the human tolerance to a certain concentration load in this study. The Monte Carlo method is used to obtain the probability distributions of outputs (the load effect and resistance) propagated from the uncertainties of the input variables. The fatality probability exceeding a limit state can then be obtained by comparing pairs of samples from the load effect and the resistance distributions. The separation of sampling from the load and resistance distributions is also proposed to allow more efficient calculation than that achieved by the classical Monte Carlo method. The analytical risk estimates computed by the load-resistance model are compared to conventional risk estimates that correspond to the upper-end percentile of the load-effect distribution. A case study shows that the conventional risk estimates can be directed to wrong decisions when the load-effect distribution has upper-end tail heaviness.