基于模糊可靠度的RC框架结构在地震作用下最可能失效构件的识别

计算结构体系可靠度的基础是对构件可靠度的计算,通过引入构件失效准则的模糊性,将构件失效作为模糊随机事件进行研究,通过计算得到构件在地震作用下的模糊随机可靠度,进而对RC框架结构在地震作用下最可能失效构件进行识别。结果表明:引入失效准则模糊性后,计算出的模糊随机可靠度指标要小于不考虑模糊性的常规可靠度指标,失效概率增大;选择不同的隶属函数分布形式和模糊区间对于模糊随机可靠度的计算均有一定的影响,所以在进行实际工程可靠度计算时,应根据实际情况选择合适的隶属函数和模糊区间。

导管架平台结构构件失效敏感性分析及抗倒塌能力研究

导管架平台在位期间容易遭受到极端荷载而导致构件损伤和失效,为了保证结构的安全性,有必要于对损伤后结构的抗倒塌能力的展开研究。为了与现行导管架结构设计规范相结合,本文基于储备强度比提出了构件的敏感性指标,用于评估构件失效对结构整体承载能力的影响程度。以南海某四腿导管架平台为研究对象,选择不同类型的典型构件,结合构件移除思想通过pushover方法计算构件的敏感性指标,评估损伤后结构的抗倒塌能力。在此基础上,进一步分析和讨论了构件失效对结构塑性机制和整体性能的影响。结果表明,导管架腿和立面斜撑作为结构的竖向传力构件,其失效敏感性较高,会导致整体承载能力明显下降。局部失效后的结构仍有备用传力路径,使其基本具备抵抗极端环境荷载的能力。但是,关键构件失效会导致结构延性能力的降低,甚至出现脆性破坏特征,在结构设计和评估中应予以控制,保证结构的安全性。

环状悬挑钢结构整体提升过程中局部失效研究

以北疆明珠塔旋转餐厅提升为例,通过有限元分析软件ABAQUS构建北疆明珠塔有限元模型,利用“生死单元”技术模拟不同位置构件失效,分析不同形式的局部构件失效对提升过程中旋转餐厅受力性能的影响规律,并通过现场实测数据验证了有限元模型的可靠性。结果表明:吊点处附近构件单独失效对结构应力和位移影响较大。且构件被完全提起前,构件失效越晚,构件失效前应力越大,结构动力响应越明显;此外,不同种构件同时失效对结构的影响大于单根构件失效影响的叠加,不相连同种构件同时失效对结构的影响大于相连同种构件同时失效,且影响程度随着失效构件之间距离的增加而减小。

基于关键构件失效的大开洞钢屋盖稳定性分析

为提高大跨度空间类型建筑结构的安全性能,提出一种基于关键构件失效的稳定性计算方法,结合抗连续倒塌静、动力计算,用于某火车站大跨度大开洞钢网架屋盖的结构分析.在ABAQUS中选择不同关键构件并拆除,对屋盖进行三种结构形式的线性、单非线性、双非线性屈曲分析,并考虑不同初始缺陷判断结构敏感性,最后进行连续拆杆,模拟结构的连续倒塌动态过程.计算结果表明:该方法相对传统设计更能提高大跨度空间结构的整体稳定性,且降低了局部非稳定因素影响;该火车站屋盖具有结构稳定性,且为缺陷不敏感体系,但在拆除116号关键柱后屋盖前端的大开洞悬挑部位可能发生连续坍塌,应进行结构强化处理.

TH-Levy型索穹顶局部构件失效时的受力性能

对存在脊索、斜索、环索或撑杆等局部构件失效时的新型TH-Levy索穹顶和传统型Levy索穹顶进行受力性能研究.采用非线性有限元法对在满跨荷载和半跨荷载作用下2种类型结构的静力性能进行对比分析,采用Block Lanczos法对2种类型结构的动力性能进行对比分析.分析结果表明,新型索穹顶的上环索在控制结构内力分布的均匀性和减小结构变形上起着重要作用.当单根脊索失效时,新型索穹顶在设计荷载作用下能够保持较好的受力性能,传统型索穹顶完全失去承载能力;当单根斜索失效时,新型索穹顶的受力性能略优于传统索穹顶,二者在设计荷载作用下均能保持较好的受力性能;当单根环索或撑杆失效时,新型索穹顶未失效的部分结构仍然具有承载能力,可以避免完全坍塌,传统索穹顶完全丧失承载能力;新型索穹顶完整结构的各阶自振频率大于传统型索穹顶,单根脊索或斜索失效时的各阶自振频率下降幅度均小于传统型索穹顶,表明新型索穹顶的动力性能和结构刚度优于传统型索穹顶.

一种基于构件失效传播的软件可靠性建模方法

在当前主流的基于软件体系结构可靠性建模方法中,路径法是一种相对简单实用的建模分析方法。现有软件体系结构可靠性建模方法大多基于构件失效行为相互独立的假设,当构件产生的失效对其它构件可能产生影响时,现有的建模方法无法准确表达系统的失效行为。为解决这一问题,基于路径法,使用构件转移图描述典型的软件体系结构,引入构件失效传播概率矩阵来定义构件失效传播行为,并对现有针对典型体系结构的可靠性模型进行了扩展。最后通过两个实例验证了新模型比现有模型更能获得准确的评估结果。

建筑全盛期火灾导致建筑构件失效概率分析

以某大学一栋宿舍楼为分析对象，基于火灾载荷密度统计数据和建筑特征，应用CIBW14方法确定建筑当量标准火灾及其概率分布；结合当量标准火灾的分布规律和边界构件的耐火极限，确定全盛期火灾导致建筑构件失效概率；应用非互斥事件联合概率计算原理，确定全盛期火灾突破边界构件，在竖直与水平方向的传播概率。结果表明：火灾载荷密度基本上符合正态分布；寝室的当量标准火灾时间在43～61min之间。建议将寝室门全部更换为耐火极限更高的防火门。

构件失效对提升工具脚手架影响研究

采用有限元方法分析了构件失效对工具式提升脚手架的影响,研究了节点失去抗弯刚度、水平连杆失效、竖向立杆失效、连墙件失效和斜拉杆失效,分析了不同失效情况下的架体变形和应力变化,讨论了脚手架可能破坏模式。研究发现,节点抗弯刚度变化对架体变形和应力影响较小,保证主吊架节点刚接能减低最大应力。局部水平连杆失效对架体应力影响很小,连墙件失效对架体影响与其位置有关。竖向立杆失效后周边水平连杆应力增大,底层主吊架竖向立杆失效直接导致水平连杆应力超过其承载能力。局部斜拉杆失效后,其周边斜拉杆分担该处脚手架荷载,对架体最大应力影响有限。

对金属构件断裂失效分析的探索

本文从学生参加全国失效分析大奖赛的角度出发,以学生视角,提出了对失效零件的分析过程,通过分析得出失效原因,为工程的安全运行和正常生产提供参考.学生通过参与全国失效分析大奖赛,可以促进自己的创新能力.

桥梁失效成本组成的定量研究

用失效成本来评估桥梁失效后果,提出了桥梁失效成本组成的定量模型;把桥梁失效成本分为重建成本、交通延迟成本、道路与交通管理成本、人身损害赔偿成本及其它间接成本,重点研究了各组成成本的特点与计算方法;提出用分项成本指标来考虑失效成本在不同时间的影响,用后果严重性系数来比较不同桥梁失效程度的严重性,并进行了实例分析。研究结果表明:提出的桥梁失效成本定量模型具有一定的代表意义,可供桥梁管理者进行科学的养护决策。但涉及到社会影响等因素,失效成本往往更复杂,是进一步研究的方向。

桥式起重机构件模糊疲劳寿命的讨论

本文根据疲劳和模糊理论，提出构件失效区的概念并用于估算结构的疲劳寿命，与试验相比较，说明该方法是可行的。

地震作用下钢框架结构抗竖向连续倒塌可靠度分析

为了对偶然荷载作用下结构的抗连续性倒塌进行可靠度研究,采用OpenSEES软件建立钢框架连续倒塌分析数值模型,考虑到钢框架结构材料和荷载的不确定性,使用拉丁超立方抽样方法生成钢框架结构随机样本,并采用随机Pushover算法对钢框架结构进行分析,计算得到X、Y两个方向不同地震水平下各钢柱承载能力及变形能力的可靠度指标,根据抗震可靠度相关理论确定目标可靠度指标,通过比较各柱的可靠度指标和目标可靠度,对结构在地震作用下最可能失效构件进行识别。基于所识别的最可能失效构件,结合所生成的100组钢框架结构随机样本,采用拆除构件法对钢框架结构在单柱失效和多柱失效等工况下进行抗连续倒塌IDA分析,得到随机IDA分析曲线。通过结构连续倒塌极限状态方程,计算得到损伤结构发生连续倒塌的概率及连续倒塌条件可靠度指标。采用基于风险的结构连续倒塌概率表达式,分析地震作用下钢框架结构发生局部破坏后的连续倒塌全概率可靠度,为准确评价钢框架结构在地震作用下的抗连续倒塌能力提供依据。

建筑物突然倒塌的模式与作用机制探讨

除了地基失效引起的建筑物倒塌模式外，竖向承重构件失效应是引起建筑物倒塌的另一模式。本文对竖向承重构件发生脆性破坏的条件和机理作了分析，表明竖向承重构件的脆性破坏会致使建筑物受到一方向向下的足够大的惯性力作用。此惯性力与自重荷载的共用作用，可能会引发建筑构件折断和坠落现象连锁地向四周扩展的效应，其结果将会使建筑物在很短的时间内坍塌到地面。

雉山拱桥的系统可靠度分析

应用结构可靠度理论和层次分析法 ,建立拱桥系统可靠度层次分析模型 ,分析构件失效与结构系统失效之间的关系 ,引入构件的概率重要性系数 ,导出拱桥系统可靠度指标的实用计算方法。

空间三撑杆双环索索穹顶抗连续倒塌分析

空间三撑杆双环索索穹顶是一种基于传统索穹顶构造形式单一、力学性能不足的缺陷提出的新型索穹顶结构体系。以一个跨度为60m、矢高为6m的空间三撑杆双环索索穹顶为研究对象,采用等效荷载瞬时法在ANSYS/LS-DYNA模块,模拟结构关键索、杆失效后结构内力和位形变化响应,通过定义动内力系数和动内力变异系数判断构件失效后剩余杆件内力变化程度,进而判断结构是否连续倒塌。研究结果表明:单根构件失效只会造成结构出现局部塌陷,但不会连续性倒塌。对结构构件按照重要性指标分类,其中环索与最外圈斜索安全等级明显高于其于构件,外圈撑杆高于内圈撑杆。

Dynamic probabilistic design technique for multi-component system with multi-failure modes

For unacceptable computational efficiency and accuracy on the probabilistic analysis of multi-component system with multi-failure modes,this paper proposed multi-extremum response surface method(MERSM).MERSM model was established based on quadratic polynomial function by taking extremum response surface model as the sub-model of multi-response surface method.The dynamic probabilistic analysis of an aeroengine turbine blisk with two components,and their reliability of deformation and stress failures was obtained,based on thermal-structural coupling technique,by considering the nonlinearity of material parameters and the transients of gas flow,gas temperature and rotational speed.The results show that the comprehensive reliability of structure is 0.9904 when the allowable deformations and stresses of blade and disk are 4.78×10–3 m and 1.41×109 Pa,and 1.64×10–3 m and 1.04×109 Pa,respectively.Besides,gas temperature and rotating speed severely influence the comprehensive reliability of system.Through the comparison of methods,it is shown that the MERSM holds higher computational precision and speed in the probabilistic analysis of turbine blisk,and MERSM computational precision satisfies the requirement of engineering design.The efforts of this study address the difficulties on transients and multiple models coupling for the dynamic probabilistic analysis of multi-component system with multi-failure modes.

基于向量式有限元法的某开合屋盖结构关键拉杆失效分析(英文)

绍兴县体育中心体育场开合屋盖结构由固定屋盖和活动屋盖组成,活动屋盖可以在固定屋盖的轨道上滑动.根据建筑需求,固定屋盖的主桁架设计为扁拱状.为克服扁拱结构效率较低的缺点,主桁架下部安装了一系列实心拉杆形成弓形的结构.显然,拉杆是屋盖结构的关键受力构件,它的失效对整个屋盖结构的力学性能有很大影响.向量式有限元(VFIFE)是一种新型的结构分析数值方法,特别适用于处理动力和大变形问题.本文采用向量式有限元法对屋盖结构闭合和开启状态下关键拉杆的突然失效进行了分析,追踪了关键位置的位移、构件内力以及支座反力的动力响应过程.结果表明,对于单拉杆设计方式,开合屋盖在拉杆失效后呈现很强的动力响应;实际结构设计采用的并行多杆形式能有效减少拉杆失效产生的屋盖结构动力响应.

大跨空间结构连续倒塌分析若干问题探讨

为了能利用变换荷载路径法(AP法)分析大跨空间结构抗连续性倒塌性能,在提出了一种AP法中移除构件确定方法的基础上,对连续性倒塌过程中失效构件的模拟方法进行了研究,提出了考虑初始状态的等效荷载瞬时卸载法,该方法可在一个计算过程中同时模拟构件失效前整体结构的初始状态和构件的后续突然失效过程。算例分析表明,该方法可以很好的考虑结构的初始状态及动力效应。然后针对网架结构体系,讨论了利用AP法中静力分析方法的荷载动力放大系数(DIF)。分析结果表明:该文算例空间网架结构的DIF均小于2.0,但是在长边中柱和角柱失效时,其值较为接近2.0。该文最后讨论了大跨空间结构连续倒塌的判断准则。

地震作用下钢筋混凝土框架结构连续倒塌极限状态可靠度分析

将结构连续倒塌的全概率方法应用于地震作用下的结构整体连续倒塌极限状态可靠度分析,采用构件可靠度方法对结构进行地震作用下最可能失效构件的识别,基于改进点估计法的随机Pushdown方法和随机竖向增量动力分析(竖向IDA)方法,进行完好和损伤结构的概率抗竖向连续倒塌能力分析及参数灵敏度分析。采用整体可靠度方法,分析了损伤结构的竖向连续倒塌条件失效概率。基于系统可靠度理论和全概率方法,分析了RC框架结构发生侧向增量倒塌以及构件地震损伤引起的结构竖向连续倒塌的联合失效概率。分析结果表明,按照我国现行规范设计的钢筋混凝土框架结构具有良好的抗连续倒塌能力。

钢筋混凝土柱-交错桁架结构抗震性能分析

交错桁架结构体系产生于20世纪60年代中期,具有开间大、建筑布置自由、自重轻、施工速度快等优点。交错桁架结构整体受力性能好且自重较轻,其框架柱的内力一般较小,使得体系内钢柱的设计往往由长细比控制。中建科技有限公司设计开发的钢筋混凝土(RC)柱-交错桁架结构,采用预制RC柱替代传统钢柱,在保证结构性能与施工便利性的前提下,有效降低结构造价。以某实际工程为背景,利用MSC.MARC软件建立抗震设防烈度为7度(0.1g)的9层RC柱-交错桁架结构有限元模型,并采用倒三角分布加载模式对结构开展静力弹塑性分析。根据能力谱法求得结构的性能点状态,分别从楼层位移、层间位移角和构件屈服顺序三个方面分析了结构的抗震性能。在原有限元模型的基础上建立了3个局部斜腹杆失效的RC柱-交错桁架结构有限元模型,评估局部斜腹杆失效对结构抗震性能的影响。研究结果表明:1)RC柱-交错桁架结构具有抗侧刚度大的特点,多遇地震作用下的弹性层间位移角和罕遇地震作用下的弹塑性层间位移角都远小于JGJ/T 329—2015《交错桁架钢结构设计规程》限值,最大层间位移角分别出现在第3层与第2层;2)构件屈服最早出现在靠近外侧的交错桁架中下部的斜腹杆,随着地震作用的增大,内侧交错桁架斜腹杆也逐渐屈服;3)局部斜腹杆失效的结构与原结构的结构能力曲线基本重合,随着抗震设防水准的提高,顶点位移的差距由8%下降到3%;4)在多遇地震设防水准下,局部斜腹杆失效使对应轴线的最大层间位移角最多增加32.7%,在罕遇地震设防水准下最多增加17.8%,但弹性层间位移角和弹塑性层间位移角仍远小于规范限值;5)局部斜腹杆失效会使结构在罕遇地震设防水准下屈服构件数量增加(2~4根斜腹杆),但结构整体仍处于弹性状态。RC柱-交错桁架结构整体抗震性能良好,能够满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防要求,在局部斜腹杆失效的情况下,结构抗震性能虽有所下降,但依然能够满足抗震设防要求。