Optimum Design for Offshore Platform Structural Reliability

In this paper, the main problems concerning reliability design of offshore platform structure are described and the general steps for the use of Safety Coefficient Method are presented.

钢筋混凝土结构基于耐久性的可靠度设计方法

对处于氯盐环境中的混凝土结构,为使其在设计使用寿命期内具有合格的可靠度要求,基于结构抗力劣化过程的动态计算模型及动态可靠度分析,在我国现行结构可靠度设计表达式基础上,引入结构耐久性系数γ_D来考虑抗力衰减对可靠指标的影响,并给出了耐久性系数的确定方法。针对50年设计使用年限情况,考虑港口结构3种荷载组合以及5种可变荷载与恒载效应比影响,给出不同的环境条件、水灰比、保护层厚度下结构耐久性系数γ_D的取值。从而建立了基于耐久性的可靠度设计实用方法。

基于极限状态法的锚杆挡土墙设计研究

研究目的:锚杆挡土墙在高边坡工程中应用广泛,锚杆挡土墙极限状态设计的研究,是为了考察现行规范设计下,该结构的安全度并给出锚固段极限状态设计表达式。研究结论:(1)锚杆挡土墙极限状态设计研究步骤:建立极限状态方程→计算可靠指标并确定目标可靠指标→计算分项系数及建立设计表达式;(2)锚杆挡土墙可靠指标推荐值大部分满足公众需求,但边坡较高时,可靠指标偏低;(3)锚杆挡土墙设计可参照现行《铁路路基支挡结构设计规范》,当边坡较高时,建议适当增大荷载分项系数,并注意对边坡坡形的设计和加固;(4)该研究结论可供锚杆支挡结构设计参考。

分项系数法与基于可靠指标设计方法的对比

研究目的:本文通过对分项系数设计方法和基于可靠指标设计方法的概念、流程及实例的对比,揭示这两种设计方法的实质——基于可靠指标设计方法是直接把概率的理念引入设计之中,分项系数设计方法是在设计中间接地反映了概率论的思想。通过分析两者的共同之处和明显差异,为工程设计和研究人员根据实际情况合理地选用设计方法提供指导。研究结论:(1)分项系数设计法,相对简单,偏于安全,适合常规设计,是实用的设计方法;(2)可靠指标设计法,能兼顾安全和经济,设计过程复杂,适合特殊设计,是理想化的设计方式和科学研究的方法;(3)支挡结构工程设计可采用分项系数法;(4)研究结论对工程设计和研究人员选用支挡结构设计方法具有指导意义。

分项系数法在连杆结构可靠性设计中的应用

分析连杆在柴油机运转过程中的受力情况,阐明分项系数法在连杆结构可靠性设计中的适用性,并通过计算和比较得出该方法在连杆结构可靠性设计中的合理性,拓展分项系数法的应用范围,对类似部件的结构可靠性设计有一定的借鉴意义。

基于转捩模型的低雷诺数翼型优化设计研究

以微小型无人机翼型研究为背景,开展了低雷诺数翼型的气动特性及优化设计研究。首先采用求解雷诺平均N-S方程的有限体积法,对典型低雷诺数下NACA0012翼型标模进行数值模拟,对比分析了SA、SST k-ω湍流模型、低雷诺数修正SST k-ω模型以及k-kL-ω转捩模型的适用性和准确性。然后通过对低雷诺数下NACA0012翼型表面流场结构和流动特征的详细分析,提出了基于控制流动转捩位置改善翼型上边界层形态的低雷诺数翼型设计思想。最终基于转捩模型对SD7037翼型进行了多目标优化设计,设计结果表明优化后翼型气动性能得到了较大改善,最大升阻比可以提高约58.23%,在0°迎角下翼型上表面层流区域面积增大约26.8%,在4°迎角下翼型上表面流动转捩位置前移约0.15倍弦长,下游流动亦由优化前完全分离状态改变为实现流动再附,进一步验证了低雷诺数翼型设计思路的可靠性与可行性。

海洋平台结构可靠性的优化设计

本文从实用的观点叙述了有关海洋平台可靠性设计的主要问题,和采用可靠性安全系数法的主要步骤。

建筑结构基于可靠指标的设计方法

按目前规范规定的分项系数进行结构设计时,不同荷载效应比下的可靠指标与目标可靠指标差别较大,并且规范没有建立分项系数与目标可靠指标的函数关系。针对这两个问题,提出了按设计值法确定分项系数的方法;优化分析了敏感性系数的取值,建立了分项系数与可变荷载效应标准值和永久荷载效应标准值比值的简化公式。研究表明,当敏感性系数表示为荷载效应比的关系式时,计算的可靠指标与目标可靠指标误差很小;每种可变荷载的组合系数可取为常数。

设计值法中灵敏度系数的优化及取值

基于概率的设计值法是国际标准中提出的新的结构可靠度设计方法,相对于目前的分项系数法,它具有更好的灵活性和通用性,代表了可靠度设计方法发展的方向,但其关键的、决定可靠度控制精度的标准灵敏度系数的数值主要是依据经验而给出的,导致设计结果过于保守。根据基本变量设计值的理论表达式,利用解析方法分析和确定最优灵敏度系数和可靠度控制方式,针对安全性和适用性设计要求提出统一的标准灵敏度系数的建议值,明显提高了可靠度控制的精度,并可明确给出可靠指标相对误差的范围,为建立实用的基于概率的设计值法奠定了基础。