高层钢结构地震失效模式控制的失效路径修正法

本文主要研究高层钢框架结构的地震失效模式及其控制方法。首先,给出了高层钢结构的地震失效模式的分析方法;其次,提出了根据结构的失效路径来加强构件对高层钢结构的地震失效模式进行控制的方法;然后,提出了结构整体抗震能力的分析方法以及分别相应于设计能力和屈服能力的能力储备分析方法;最后,通过对一座15层的钢框架结构进行典型地震动下的极限时程分析和极限pushover分析,得到高层钢框架结构的失效模式和整体抗震能力以及相应于最弱失效模式的能力储备,并验证了本文中地震失效模式控制方法的有效性。本文的研究表明,高层钢结构的地震失效模式控制可以采用结构失效路径修正(薄弱构件加强)来实现。

单一震源下生命线系统失效概率分析的新方法(一)——系统可靠路径与失效路径的识别

本文第一部分提出一类识别生命线系统可靠路径与失效路径的新方法,该方法从系统发生概率最大的可靠路径出发,采用递推分解的思路,识别出系统的互斥可靠路径和互斥失效路径,并给出系统失效概率的表达式和失效概率上下界表达式。实例分析表明,该识别方法的计算复杂性较小并具有较高的运算效率。

失效路径长度对结构系统安全可靠性的影响

运用钢结构系统可靠性的安全评定原则,以立体车库钢结构系统为研究对象,建立主要失效模式安全余量方程,计算失效概率。在对风载荷和地震载荷分布进行模拟的基础上,通过对立体车库大型钢结构系统的算例进行分析,探讨了失效路径长度对大型钢结构系统失效准则与安全可靠性的影响,提出在结构整体承载能力未出现下降的情况下,失效路径长度取得越大越好的结论。该结论对大型钢结构可靠性的工程应用有指导意义。

高拱坝结构安全的风险源集及主要失效路径研究

基于风险理论开展大坝安全性评估是一种发展趋势,其中风险源辨识是大坝风险分析的重要方面。结合高拱坝的结构特点和所处区域环境条件,对其面临的风险源集进行了分类,从自然灾害风险源、大坝构筑物及坝肩(基)稳定性影响风险源、人为原因影响风险源3个方面,阐述了高拱坝面临的主要风险源集,并根据锦屏一级高拱坝的模型试验研究成果,探讨了高拱坝的主要失效模式和失效路径,可为更详实的高拱坝风险分析提供基础支撑。

压力容器裂纹失效路径仿真平台开发与应用研究

基于安全性评定理论,提出了失效路径理念,探寻了压力容器裂纹缺陷失效路径仿真平台开发思路,并利用VB编程语言完成了相关平台的开发。以某一穿透裂纹为例,通过设定裂纹不同的尺寸变化量和延迟时间,应用仿真平台得到了裂纹在失效评定图上评定点的变化轨迹,得到失效路径仿真曲线,并对结果进行分析。以失效路径的仿真曲线为基础,为预测裂纹的临界尺寸所处的精确范围提供了一种新的方法。

基于失效路径理论的压力容器裂纹缺陷安全评定

阐述了含裂纹缺陷压力容器的安全评定方法,对相关失效路径理论进行了分析。以压力容器的穿透裂纹为例,通过理论推导和仿真实验的方法,利用软件实现了失效路径的仿真,并且基于失效路径为含裂纹缺陷压力容器安全裕度的标定提供了新的方法。

综合考虑高温后RC柱失效路径的可靠性分析

引入高温后混凝土和钢筋强度折减系数,建立4面受火后偏心受压柱的抗力模型和极限状态方程,利用蒙特卡罗法对高温后钢筋混凝土偏压柱综合考虑失效路径下的可靠性进行了数值模拟分析.综合考虑了单一失效路径和2种失效路径下受火后偏压柱的可靠性.结果表明,随着受火时间的增加,柱的可靠性指标逐渐变小;偏心距较小时,考虑2种失效路径下对受火后柱进行可靠性评估是不安全的;在偏心距较大时,考虑单一失效路径对受火后柱进行可靠性评估是不安全的,所以综合考虑高温后RC柱失效路径的可靠性比只考虑单一因素更符合真实情况.

单元“生死”在模拟桁架结构失效路径中的应用

应用Ansys分析某超静定桁架结构,提取应力最大单元,并利用单元"生死"技术"杀死"该单元,得出结果与删除该单元的模型的计算结果进行对比,得出"生死"技术是在不改变模型网格划分的条件下实现模型的局部增减。根据桁架结构强度失效和疲劳失效的特点,并用实例说明,单元"生死"技术可用于疲劳失效模式失效路径的模拟而不适于强度失效模式失效路径的模拟,但单元"生死"技术用于桁架结构强度失效模式失效路径的模拟则偏安全。

基于单元重要度分析的失效路径确定方法

在大型复杂结构中枚举失效路径为NP-hard问题,工程可靠度分析及优化只能关注结构中具有代表性的部分失效路径。传统失效路径搜索方法多基于最弱链条理论,首失效单元取决于单元可靠度,而不是其失效影响,找到的可能是冗余单元,对应的失效路径在结构体系失效模式中不具代表性。本文依据单元失效导致的结构能量变化梯度和各单元传递荷载两种方法分别确定各单元在结构体系失效中的重要度,由单元重要度确定系统的首失效单元及其失效路径。分析表明:基于关键单元得到的失效路径更具代表性,因为其失效概率远大于传统失效路径的失效概率。通过单元近似传递荷载判定的最关键单元与单元对应的能量变化梯度得到的结果一致,是一种合理、便捷的简化近似分析方法。

基于数字图像方法的加筋板屈曲失效路径试验研究

[目的]为记录和分析轴向受压加筋板的实际屈曲失效历程,开展基于三维数字图像相关(3D-DIC)方法的加筋板轴向受压屈曲失效路径试验研究。[方法]建立测量轴向受压加筋板的三维变形场方法,通过用有限元分析软件ABAQUS进行数值仿真计算,确定几种不同尺寸加筋板试件并开展加载试验,使用3D-DIC方法测量轴压加筋板屈曲失效全场位移和应变信息,获取轴压加筋板的屈曲失效路径。[结果]试验结果表明:在初始压缩阶段,加筋板局部各跨出现了屈曲鼓包,且数目会随着载荷的增加而逐步增多;在后屈曲阶段,加筋板承载能力逐渐降低而离面位移持续增大,板格的屈曲波形发展合并为最终的位移分布;加筋板最终的失效模式表现为板的整体屈曲失效和加强筋的扭转屈曲失效。[结论]采用3D-DIC方法试验研究轴向受压下加筋板的屈曲失效路径,所得结果可为加筋板稳定性数值计算方法的研究提供可靠的验证信息。

导管架海洋平台失效路径分析及连续倒塌机制

针对突发事件下导管架平台'局部破坏'可能引发的连续倒塌现象,建立一种针对导管架平台结构的失效路径搜索及概率评估流程,采用逐步施加增量载荷的方法,并结合广义承力比准则,充分考虑失效过程中单元内应力的变化及候选失效单元的不确定性和外部载荷的随机性,并通过模拟示例获得平台可能发生的事故树,从而确定最可能发生的失效顺序。针对具体失效路径,引入备用荷载路径方法(ALP方法),研究倒塌过程中平台结构的力学分布特性和状态变化规律,分析构件失效后的平台剩余系统的动力效应和内力重分布规律,从而揭示平台结构的连续倒塌机制。结果表明:某桩腿单元突发失效后,失效单元上方的水平撑杆通过塑性铰机制成为新的竖向传力路径;相邻桩腿由于严重的内力重分布现象成为薄弱环节,易发生屈曲失效。

基于FAD失效路径的含穿透裂纹压力容器剩余寿命研究

针对含穿透裂纹压力容器的安全评估问题,基于失效评定图(FAD)仿真的安全衰减路径,提出了一种穿透裂纹剩余寿命的计算方法。通过给定裂纹尺寸增量,利用断裂比和载荷比计算公式,获得在失效评定图上穿透裂纹缺陷仿真的安全衰减路径轨迹,通过采用数学积分法求解安全衰减路径长度和剩余路径的长度,以此为基础建立穿透裂纹安全裕度的表征模型,在失效评定图失效路径基础上结合权函数法、Paris公式求解裂纹缺陷应力强度因子和疲劳扩展剩余寿命。

巨子型有控结构体系基于失效路径的结构抗震性态研究

过往对巨子型有控结构体系抗震性能的研究往往使用层间位移角作为性能指标,这对具有很多冗余构件的复杂结构体系来说是不够的。本文对此进行改进,将层间位移角与结构失效路径相结合,提出了结构抗震性态这一概念,用以描述结构在遭受地震破坏时的状态。最后建立了巨子有控结构体系三维有限元模型,利用本文提出的方法进行了抗震性态研究,从不同尺度分析了结构的破坏过程,其结果可为结构的抗震设计提供更加合理的建议。

非平稳地震动过程中混凝土重力坝受拉失效路径可靠度分析

建立了分析在非平稳地震动过程中重力坝失效路径可靠度的计算方法。首先,说明了指定的失效路径的失效概率与失效路径上的单元的失效概率的关系。其次,使用了虚拟变量代换了所需求得未知变量,简化了使用一次二阶矩法求解梯度的过程。然后,使用了虚拟激励法计算了响应位移的方差,并推导了单元第一主应力的均值与方差的求解公式,从而为上一步的计算提供了参数。最后,提出了一种搜索可靠度最小的失效路径的算法。计算结果表明,该文的方法收敛速度较快,具有很好的实用性。

杆件失效路径对网架结构抗火性能的影响

在正放四角锥网架结构抗火性能研究基础上,进一步分析两向正交正放网架、正放抽空四角锥网架和斜放四角锥网架在大空间建筑火灾中的热力耦合反应.基于有限元程序ANSYS建立网架结构上弦压杆应力比一致的结构分析模型,按温度增量加载的方法对网架结构热力耦合非线性反应进行了分析.结果表明,在大空间建筑火灾非均匀温度场中网架结构具有不同的杆件失效路径,正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架和斜放四角锥网架在各自的杆件失效路径下临界温度趋于一致;网架结构在火灾中产生适度数量的杆件破坏,可更大程度地释放附加温度应力,表现出结构具有较高的抗火承载力和临界温度;两向正交正放网架的水平支撑桁架体系的抗火承载力对结构的整体抗火承载力有较大影响.按上弦杆具有相同应力比的结构模型,分析得到的失效杆件是影响结构抗火承载力的关键杆件.上述结论可为进一步研究网架结构抗火设计方法提供理论依据.

一种基于位置/标识分离的站点多宿主路径失效恢复机制

多宿主是克服路径失效,提高站点服务可靠性的有效途径之一。然而囿于当前TCP/IP体系结构的限制,多宿主还没有得到很好的普及。其中一个重要原因就是IP地址语义过载,IP地址既代表了网络节点的拓扑位置又是节点的标识。在LISA(Locator Identifier Split Architecture)命名与寻址体系结构下,提出了基于位置与标识分离的站点多宿主方案,并以此为基础提出了路径失效恢复机制:LISA-Recovery。模拟实验验证了该机制能够有效地检测路径失效和性能下降,并进行快速的路径切换,从而保障了上层应用服务的正常运行。通过理论计算,分析了LISA-Re-covery所带来的开销很小,显示其具有较好的实用性。

拼焊板盒形件冲压成形失效及应变路径分析

采用自制液压机和分瓣压边圈模具,通过模拟仿真和实冲试验,变化各工艺参数,研究分析拼焊板方盒件冲压成形的应变路径、焊缝移动和成形极限,以提高其成形性能。研究表明,厚/薄侧压边力的大小和分布对破裂危险点的应变路径和成形裕度有很大的影响,合理的压边力分布可调节失效破裂的位置,减少焊缝移动和提高成形极限深度;凹模圆角半径的增大,对薄侧侧壁圆角处破裂危险点应变路径影响较大,拼焊板盒形件成形极限深度逐渐增大;厚度比较小时,破裂出现在薄侧圆角处,而厚度比较大时,焊缝移动量大,破裂易出现在薄侧焊缝处;板料毛坯形状和尺寸对失效破裂的位置和成形性能影响显著。因此,以薄侧侧壁圆角处和薄侧焊缝位置附近为破裂危险点,通过优化压边力、凹模圆角半径、板料厚度比、板料毛坯形状和尺寸等工艺参数,改变危险点的应变路径,调节失效破裂的位置,减小其焊缝移动量,可有效地提高拼焊板方盒件的冲压成形性能。

延迟容忍网络中路径失效问题的容错研究

延迟容忍网络的路由机制与传统的网络结构有很大不同。针对这类网络中的路径失效问题进行容错研究使得网络在出现路径失效时,能够不影响消息传送,并尽可能地提高消息的成功交付率,从而屏蔽路径失效问题。首先描述了延迟容忍网络中的一种路径失效问题,反映了在路径完全正常、存在部分失效以及完全失效情况下消息交付情况,并针对这一问题研究相应的容错方法。最后给出一个交通延迟容忍网络应用实例,并评价其容错方法的性能。

大型钢结构系统失效模式和失效准则的影响因素分析

基于有限元的可靠性失效模式分析软件RAPS,根据立体车库的载荷作用特点,并考虑到结构在实际工程应用中的具体失效形式和失效特点,分析了结构复杂程度和约界参数对结构系统的失效准则和失效模式的影响。

含裂纹缺陷压力容器失效仿真及安全裕度研究

本文详细阐述了含裂纹缺陷压力容器的安全评估方法,分析了裂纹失效路径理论,并以含穿透裂纹缺陷压力容器为例,通过理论推导和仿真实验的方法,深入地研究得到了裂纹失效路径仿真曲线,在此基础上,为含裂纹缺陷压力容器安全裕度的标定提供了新的方法。