不完整框架结构系统可靠性分析及寿命预测

论文摘要

实际工程结构的构件在加工和制造过程中不可避免地会有一些初始缺陷，使结构成为不完整结构。而初始几何缺陷是实际结构最主要的缺陷之一，对含初始几何缺陷构件的结构系统的可靠性分析，无论新建结构还是在役结构，都尚处于初步的研究阶段。本文针对主要缺陷为初挠度的不完整结构系统，对一些问题作了初步的研究，主要内容如下：1．结构可靠度计算的对数正态分布验算点法。对于难以确定分布规律的随机变量，采用了比正态分布更丰富的对数正态分布来描述，给出了对数正态分布的结构可靠度的计算公式。2．建立具有初挠度梁单元的刚度矩阵。考虑弯矩、轴力和剪切对梁单元刚度矩阵的影响，推导了挠曲线为圆弧曲线形式的梁单元的刚度矩阵。通过与仅考虑弯矩时梁单元刚度矩阵的对比分析，证明本文计算结果的正确性。3．对含有初挠度构件的钢框架结构系统进行可靠性分析。考虑结构自重对有初挠度梁元的影响，建立其功能函数，计算有初挠度梁构件的跨中挠度及可靠度。结合某工程实例的结构形式，对一榀框架结构形式分别计算不完整结构系统的强度可靠性、刚度可靠性及同时考虑强度和刚度的可靠性。4．研究不完整在役结构系统可靠性分析的方法，并基于可靠性与优化分析相结合的方法对在役钢框架结构系统剩余使用寿命的预测进行了探讨。建立一种在役钢框架结构系统最优剩余使用寿命评估的优化模型，从而为结构系统在剩余寿命期内使用、维护合理决策的提出提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 国内外发展状况及进展
• 1.2.1 结构系统可靠性发展综述
• 1.2.2 不完整结构系统可靠性的国内外研究现状
• 1.2.3 工程结构系统剩余寿命评估的研究进展
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 结构系统可靠性分析理论
• 2.1 结构可靠性分析的基本概念
• 2.1.1 结构的极限状态
• 2.1.2 结构可靠度及可靠指标
• 2.2 结构可靠性的基本分析方法
• 2.2.1 H-L 法
• * 为线性化展开点的一次二阶矩法'>2.2.2 以设计验算点 X^*为线性化展开点的一次二阶矩法
• 2.2.3 基本随机变量的转换
• 2.3 结构系统可靠性分析的基本方法
• 2.3.1 分枝限界法识别主要失效模式
• 2.3.2 系统可靠度计算的 PNET 法
• 2.4 结构系统同时考虑强度和刚度的可靠性分析
• 2.4.1 强度失效模式的功能函数及可靠指标
• 2.4.2 刚度失效模式的功能函数及可靠指标
• 2.4.3 失效模式之间的相关性分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 不完整新建框架结构系统可靠性分析
• 3.1 初始缺陷对结构的影响
• 3.2 有初挠度梁单元的刚度矩阵推导
• 3.2.1 局部坐标系下的内力矩阵
• 3.2.2 曲梁单元的 j 端柔度矩阵
• 3.2.3 局部坐标系下的曲梁单元刚度矩阵
• 3.2.4 曲梁单元的坐标变换
• 3.3 有初挠度梁构件的可靠性分析
• 3.3.1 考虑自重时初挠度梁单元的等效节点荷载
• 3.3.2 有初挠度梁单元的功能函数
• 3.3.3 算例
• 3.4 含有初挠度构件的钢框架系统可靠性算例分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 不完整在役框架结构系统的可靠性分析及剩余寿命预测
• 4.1 在役结构的特点
• 4.2 在役结构的可靠性分析
• 4.2.1 荷载的统计分析
• 4.2.2 抗力衰减随时间变化的模型
• 4.2.3 在役结构系统的可靠性计算
• 4.3 在役结构系统的剩余寿命预测
• 4.3.1 失效准则及优化模型
• 4.3.2 优化分析
• 4.3.3 剩余寿命预测的计算流程
• 4.4 剩余寿命预测分析算例
• 4.5 本章小结
• 结论
• 一、本文的结论
• 二、展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢