结构失效概率分析的球层抽样方法

传统Monte Carlo抽样方法应用于小失效概率等复杂可靠度问题时,存在效率低下、精度有限等不足,针对这一问题提出一种球层抽样分析方法.首先,通过分离距离与方向参量,对标准正态随机向量进行重构,并验证其标准正态性与相互独立性;然后,采用分层抽样策略,将半径大于一阶可靠度指标外的正态空间划分为多个球层,进而利用所重构的向量逐层进行抽样,并结合全概率公式,形成估计结构失效概率的球层抽样算法;最后,通过对3个典型算例进行对比分析,验证算法性能.分析表明:所提出算法具有较高的抽样效率与收敛性能,算例计算结果误差在3%以内;与其他算法相比,其估计方差更小,且可有效解决多设计验算点等复杂可靠度问题;算法在抽样效率、适用范围以及稳定性等方面具有优势,更适用于实际复杂结构可靠度的求解分析.

基于健康监测数据和贝叶斯网络的结构失效概率评估

基于健康监测数据和贝叶斯网络(BN),提出结构体系失效概率的实时评估方法,用于结构整体安全状态的动态评价.根据结构响应监测数据建立贝叶斯动态线性模型(BDLM),估计结构荷载效应的概率分布,同时结合结构抗力分布,计算构件的时变可靠指标;根据结构主要失效模式构建贝叶斯网络,以描述构件失效与结构整体失效间的依赖关系;通过贝叶斯网络的概率递推从构件可靠指标求得结构体系失效概率,实现结构整体安全状态的量化评估.利用三杆桁架模型的数值模拟数据和某单层网壳结构静力破坏试验过程的实测数据对该方法进行验证.结果表明,所提出的结构失效概率评估方法较好地量化了结构的安全状态,并成功预警了结构体系的破坏.

基于有限元仿真的双联式万向传动轴结构失效分析与优化

基于某重型越野汽车双联式传动轴在疲劳试验台架完成1.6万次加载循环出现轴承端盖断裂的现象,根据台架试验的载荷边界条件搭建有限元仿真计算模型和疲劳计算模型开展结构失效原因分析和优化研究。通过仿真试验对标获得了与试验结果相吻合的仿真计算模型。在此基础上,对仿真结果进行研究认为,导致轴承端盖断裂主要有两方面因素:(1)由于传动轴各部件刚度差异使其在传递扭矩过程出现运动干涉,导致十字轴与轴承端盖发生局部挤压;(2)由于输入轴与输出轴间的夹角所产生的附加扭矩,使十字轴绕着传动轴中心发生旋转,从而使十字轴与轴承端盖发生挤压。根据该故障原因,提出了3种优化方案,最后结合工艺和其他性能要求选取了对轴承端盖加厚0.9 mm的优化方案并且通过仿真计算校核证明了该优化方案满足设计要求。

结构失效面上的复合蒙特卡罗方法

为了提高采用蒙特卡罗方法计算结构可靠度的效率和精度,提出了一种部分解析的失效面上的复合蒙特卡罗方法.通过对结构极限状态方程中某一变量或变量表达式的解析求解,将抽样点投影到结构失效面上.结合重要抽样方法,分别导出了原始空间(X空间)和旋转的正交正态空间(V空间)的算法.将抽样点投影到失效面上,不仅保证了抽样的有效性,而且使算法对高度非线性失效面具有更强的适应性.解析解的引入,降低了抽样维数,减小了计算结果的随机性,提高了计算精度.理论推导和数值计算证明了该方法的有效性.

LNG围护系统结构失效模式的有限元模拟

LNG运输船设计关键技术之一是液舱围护系统的结构安全设计。为了保证LNG液体的运输安全,需要特别关注围护系统的结构设计,其中对结构失效模式及其发生机理的研究具有很高参考价值。为了能够全面研究薄膜型液舱结构特性,采用基于有限元的数值模拟方法,针对在晃荡荷载下的结构响应,建立了一种简化的二维有限元模型。根据层式复合材料特点,分别选取对应的强度失效准则,分析结构的失效模式。数值分析结果显示,首层聚氨酯泡沫层在晃荡荷载作用下最先发生压溃破坏,在MARKⅢ型液舱设计中应该被重点关注;其他的结构失效模式依次为:次层聚氨酯泡沫层压溃失效、层合板剪切失效以及树脂绳压溃失效。采用数值模拟进行围护系统的截面失效模式分析,能够快速高效地指导LNG液舱结构设计,是在液舱设计领域新的应用尝试。

基于耦合概率法的空间杆系结构失效概率分析

结构失效概率的量化计算是预测结构剩余寿命的重要途径之一。以结构三阶耦合失效理论为基础,通过应力变化率法和杆件移除法相结合评价单元杆件失效模态的相关系数,建立了一种空间杆系结构失效概率计算的新方法。首先采用耦合概率法分析得到结构在不同子系统破坏模式下失效概率上界与下界的表达式,并与泰勒展开法进行验证比较分析。同时进行六角星型穹顶结构破坏实验,最后通过应力变化率法分析结构加载破坏全过程的杆件内力时程曲线,总结出六角星型穹顶结构破坏与耦合失效概率区间的变化规律。结果表明,耦合概率法能够很好地展示多子系统间的组合失效结果,将多维积分转化为一维积分,具有较高的计算精度的同时仍具有很好的适用性,可用于计算空间杆系结构失效概率区间,预测结构破坏模态并量化评价结构可靠性。

一种桥式起重机金属结构失效检测系统设计

通过分析桥式起重机金属结构失效形式和主要失效部位,设计了一种桥式起重机金属结构失效检测系统,该系统可在起重机工作状态下得到其金属结构的应变情况,为桥式起重机的维护和故障诊断提供依据。

焊接结构失效事故征候的灰色马尔科夫预测

焊接结构的可靠性,是锅炉压力容器特种设备安全研究的重要内容。将事故征候的预测研究引入锅炉压力容器特种设备的焊接结构安全分析的研究领域,通过灰色预测理论模型GM(1,1)与马尔科夫链预测理论模型相结合,利用两者的优点,不仅提高了对波动性较大的随机变量的预测结果可靠度,同时延展了灰色预测的应用。结合应用算例,将灰色马尔科夫预测模型与传统的GM(1,1)在焊接结构失效事件的前瞻性预测中的应用进行了对比,灰色马尔科夫预测模型对焊接结构失效事件的预测精度在98%以上,且较GM(1,1)模型预测结果的精度平均提高了近4%,能够消除GM(1,1)模型的固有偏差。灰色马尔科夫预测模型符合对锅炉压力容器特种设备焊接结构安全研究的实际要求。

服役结构失效的风险分析

服役结构失效的风险分析是一项比较复杂的研究课题．本文以结构可靠性理论、概率与数理统计学理论为基础，提出以结构失效的期望损失在征其风险性大小，并通过建立损失程度概率分布的数学模型，推导出结构失效的期望损失与结构失效概率和失效后损失程度的概率分布直接相关的结论。

地铁站支护结构失效分析与抗干扰极限理论

鉴于发生多起地铁车站支护结构失效的重大事故,分析其支护结构失效机理与控制方法,采用空间建模研讨地铁车站深基坑开挖过程中支护结构对外界干扰的承受极限。

广义随机空间内结构失效概率的渐近计算

通过对广义随机空间内结构失效概率的分析 ,给出了在随机变量相关情况下失效概率的一个新的渐近计算公式。新公式比独立变量情况下的失效概率公式增加了一个系数 KQ,它包含了相关系数矩阵以及极限状态曲面验算点处曲率对失效概率的影响。经过算例验证 ,表明新公式具有较高的精度。

课程思政理念下专业课程的教学探究与实践--以“飞机结构失效与预防”课程为例

课程思政本质上是将思想政治教育元素融入各类课程中的教育教学理念,是为了实现立德树人根本任务而实施的一种教育手段。高校在进行专业知识或技能教导的同时,将思想政治教育有关的理论知识、价值理念及精神追求等传递给学生,有利于加强对学生人生观的教育、引导学生树立正确的世界观,有利于为中国特色社会主义事业培养合格的建设者和可靠的接班人。以“飞机结构失效与预防”为例,专业教学与课程思政的有机融合,将专业内容与思想政治教育元素统一于一个主线、一个框图和一个哲理来实现,最后结合教学实例,探究课堂思政的实践效果。

光刻胶纳米结构失效现象的光学特性分析

具有纳米结构的光刻胶有着独特的光学特性,其纳米结构参数直接决定其光学特性。通过对光栅脊柱倾斜、粘连和倒伏堆叠这3种结构失效现象建模,利用严格耦合波理论数值,计算了各种失效结构对偏振光的反射率影响。结果表明,脊柱倾斜的纳米光栅对于偏振光反射率最小的波长发生红移;当有粘连时纳米光栅的对偏振光的敏感程度减弱,同时产生衍射级次;倒伏堆叠的纳米光栅产生较强的衍射级次。利用偏振改变与失效形式的关系可以对纳米结构的具体失效形式做出判断,这对于实现微纳结构的无损监测有一定的推动意义。

储罐罐底结构失效的数值分析

储罐罐底结构失效主要有罐底板提离变形、角焊缝撕裂以及屈曲变形等。通过建立储罐罐底结构失效有限元分析模型,结合断裂力学及损伤理论,研究了在罐内超压工况条件下的罐底提离变形以及罐底角焊缝撕裂结构失效,结果表明,罐内超压会导致储罐罐底发生提离变形,同时角焊缝位置处的应力集中会导致焊缝裂纹扩展,进而导致角焊缝撕裂,与工程实际中事故案例结构失效相吻合。

锂离子电池高镍层状氧化物正极结构失效机制

高镍层状氧化物具有成本低、能量密度高的优点,被认为是新一代锂离子电池的理想正极材料。然而,由于在使用中其结构的耐久性与安全性问题,在实际应用过程中仍然面临着严峻的挑战。深入了解电极材料容量衰减过程中的结构演变对发展高性能层状氧化物电极材料具有重要的指导意义。本文综述了近年来高镍层状氧化物正极失效机理的研究进展,包括从高镍层状氧化物的内部结构演变、表面成分变化和热失控条件下的性质等方面,进行了详细的梳理。之后,本文介绍了国内外最新的高镍层状氧化物的改性策略,并对高镍氧化物正极结构研究的发展方向进行了总结和展望。

地铁盾构施工过程中变形与结构失效机制研究

随着越来越多的地铁盾构隧道的建设和运营,地铁盾构施工过程中的变形和结构失效引起了更多的关注。首先介绍了盾构结构的管片结构以及接头构造,其次,分别讨论了隧道运营过程中产生的不同横向变形和纵向变形并推导出了相关变形公式;最后,根据其横向变形以及纵向变形对隧道产生影响,分别阐述了由变形造成的管片缝隙张开失效、接头处螺栓受拉受剪失效、隧道由于人工原因漏水失效等情况。

深井软岩巷道支护结构失效及围岩修复技术研究与应用

深井软煤岩巷道变形量大,变形速率快,持续时间长,流变性突出;软岩巷道对扰动作用十分敏感,采掘扰动作用会引起软岩巷道变形速率激增。软岩巷道支护是困扰煤矿生产的技术难题,结合工程现状对影响巷道围岩变形的主要因素进行分析,确定井下软岩巷道破坏规律,提出巷道围岩修复方案,采用新技术、新材料对巷道全断面修复加固,通过质量控制、钻孔探测、断面变形监测等一系列手段,对巷道顶底板岩性、围岩破碎、裂隙、层理等状况进行精准监测,整理分析监测数据,并对支护效果进行评价,不断优化围岩修复技术,经现场试验及围岩变形量监测分析,该围岩修复技术有效控制了巷道的强烈变形,降低了巷道的维修频率和成本,改善了作业环境。

桥式起重机结构失效与轻量化设计制造的问题探讨

本文以一台使用了10年的桥式起重机主梁腹板失稳作为案例,用有限元软件ANSYS建立了主梁的动态模型,对设计强度和局部稳定性进行验算,并通过应力测试手段实测结构加载过程的受力变化,将实测值与模型计算值进行对比分析,论证了主梁结构失稳的原因与结构轻量化设计制造的因果联系,为设备结构技术状态的评估和管理提供了科学的依据。

基于弹塑性增量分析法的均质矩形截面杆系结构失效模式识别研究

为了研究均质矩形截面杆系结构的失效模式,本文基于弹塑性增量分析法,采用二维平面单元建立有限元模型,并根据杆件横截面上各单元高斯积分点的应力是否达到屈服应力,计算截面内弹性区高度与横截面高度的比值,据此识别均质矩形截面杆系结构的失效模式。同时,给出可以判定截面进入塑性屈服状态时该比值的建议值。研究结果表明,与传统依据塑性极限状态时结构的等效应力云图观察结构中塑性区分布情况进而识别失效模式的方法相比,本文计算结果更精确,且为用弹塑性增量分析法识别均质矩形截面杆系结构的失效模式提供了定量依据。

国有上市公司治理结构失效问题剖析

上市公司都具有比较完备的公司治理结构,但证券市场屡屡发生的违规事件暴露出上市公司治理结构失效问题的严重存在。主要原因在于国企改制公司的股权结构不合理、现行制度存在缺陷和文化因素的负面影响。因此,必须在改革产权制度、优化股权结构、健全公司治理的法律制度保障体系、培育现代企业精神等方面采取措施,才能保证公司治理结构发挥效用。