基于时变失效的桥式起重机结构可靠性分析

为提高我国起重机产品的安全可靠性水平,用时变可靠性理论分析桥式起重机金属结构。以桥式起重机金属结构为研究对象,时变可靠性理论为基础,研究桥式起重机金属结构的载荷时变可靠性模型和抗力时变可靠性模型,建立桥式起重机金属结构失效状态的时变可靠性数学模型。通过工程算例分析,揭示金属结构抗力随时间衰减与否对可靠度与失效概率的影响,得到不同金属结构抗力衰减系数下桥式起重机主梁金属结构可靠度和失效概率。探索桥式起重机金属结构时变可靠性安全评估方法。对比金属结构抗力衰减系数分别为0.000 2和0.000 3时的分析结果,发现金属结构系统的可靠性随金属结构抗力衰减系数的增加而降低。     

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。     

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。     

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。     

岸桥金属结构的ICWGT-IVFS多级安全评价模型

为提高岸边集装箱起重机(岸桥)金属结构安全评价结果的准确性和可靠性,建立岸桥金属结构安全评价指标体系和评价标准;采用层次分析法(AHP)和信息熵法分别计算评价指标的主客观权重,提出改进的博弈论组合赋权法(ICWGT),并运用ICWGT集结主客观权重;结合改进的可变模糊集(IVFS)评价方法,提出ICWGT-IVFS多级安全评价模型,并以实际算例验证该模型的科学性和有效性。结果表明:ICWGT能克服组合权重系数为负数的不足; ICWGT-IVFS模型能避免岸桥金属结构指标评价标准与系统综合评价标准的不一致性,有助于提高岸桥金属结构安全评价的准确性。     

林用起重机安全防护的发展趋向

起重机是林业部门广泛使用的一种通用机械，由于设备本身缺少必要的安全防护装置，近年来不断发生因起重机引起的人员伤亡事故。为保证起重作业的安全，改造在用的起重机和设计高安全性的起重机已成当务之急。1进一办研究和改进设计方法目前，在起重机设计中我国仍采用许用应力计算法，这种方法使用方便、计算简单，但对不同用途、不同性质的金属结构采用相同的安全系数，一旦金属结构的安全系数偏大造成材料的浪费，安全系数偏小造成金属结构安全程度较低。在起重设备的设计上应用新的计算方法，不仅能够获得与用经典理论几乎相同的结果，…     

基于ANSYS的桥机金属结构校核

针对起重机传统设计方法中存在的包括材料浪费等诸多问题,以160t-16m的桥式起重机为研究对象,以ANSYS的参数化设计语言APDL为研究工具,参照相关图纸和结构数据,对桥式起重机主梁金属结构进行参数化建模并进行有限元分析,采用许用应力法对其进行校核,判断其是否满足强度、刚度、稳定性等使用要求。     

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。     

核电厂动态灭火失效概率模型研究

为量化火灾模型输入参数的不确定性对灭火失效概率的影响,推动我国核电厂动态火灾概率安全评估(PSA)的开展,基于火灾区域模型、蒙特卡罗模拟与马尔科夫链,建立核电厂动态灭火失效概率计算方法。将此方法应用于某压水堆核电厂一电子配电柜间,结合美国核管理委员会(NRC)修正后的消防队响应计算模型,得到房间内部电缆的灭火失效概率的累积时间分布。结果表明,通过考虑火灾模型输入参数的不确定性得到的灭火失效概率的累积时间分布为指数分布。     

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。     

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.     

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。     

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。     

海底油气管道腐蚀失效风险预警方法研究

为保障海底油气管道的安全运行,提高失效事故防控能力,针对海底油气管道腐蚀穿孔和破裂等2种失效模式,提出基于风险的管道腐蚀失效预警方法。基于结构可靠性理论,建立管道腐蚀穿孔和破裂失效的极限状态方程,并采用蒙特卡罗法求其解,预测管道失效概率;通过设定管道腐蚀失效风险预警等级,确定预警警度,得出管道关键失效年份,并据此发布预警信息。结果表明:随服役时间增长,管道腐蚀失效概率将发生突变并迅速增大;在管道关键失效时间节点和概率突变年份,管道运营者应密切关注管道的安全状况,并采取必要的管制措施。     

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.     

在役桥(门)式起重机金属结构疲劳寿命预测分析

针对在役桥(门)式起重机金属结构安全性能评估中的疲劳寿命预测问题,以Paris公式的等幅载荷疲劳裂纹扩展寿命计算公式为基础,结合Miner线性累积损伤理论,推导了一种用于变幅和随机载荷的起重机金属结构疲劳寿命计算模型。结合相关的试验数据,对模型中的多个参数进行分析,用试验推荐值进行随机载荷下集装箱门式起重机金属结构的疲劳寿命计算,并对影响疲劳寿命的主要因素进行分析说明。模型假设条件少,公式简便,适用于桥(门)式起重机金属结构的疲劳寿命预测。     

基于蒙特卡洛模拟算法的环氧乙烷球罐多米诺效应风险分析

基于多米诺效应的故障概率模型,结合某化工公司环氧乙烷存储装置,借助ALOHA软件判定装置间的多米诺影响系数。在此基础上,分别应用分析算法和蒙特卡洛模拟算法对考虑到多米诺效应情况下一特定环氧乙烷球罐T_1的失效概率进行计算分析。结果表明,分析算法和蒙特卡洛算法的结果呈现出较好的一致性。并且随着时间的推移,2种方法的吻合度越来越高。本方法的提出有效地简化了考虑多米诺效应情况下多个装置失效概率的计算,所得结论为工厂对球罐间安全屏障的设计提供一定的借鉴作用。