桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析方法的研究.pdf

1、對于結(jié)構(gòu)可靠性這一學(xué)科，從其誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有了長足的發(fā)展：從基于概率論的隨機(jī)可靠性到近年來提出的非概率可靠性，以及基于模糊理論的模糊可靠性使得這一理論日臻豐富和完善，并深入滲透到各個學(xué)科和領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)可靠性分析也從僅僅對元件的可靠性分析，逐步發(fā)展為對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析。結(jié)構(gòu)系統(tǒng)雖然是由元件構(gòu)成的，但是由于系統(tǒng)在失效過程中，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化使得結(jié)構(gòu)的可靠性分析與元件的可靠性分析有了極大的不同，而對系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析更

2、具有實際的意義。本文主要通過研究結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的桁架結(jié)構(gòu)在不同工況下的失效機(jī)理，提出了在不同工況下，桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性分析方法，并在利用模糊可靠性方法進(jìn)行系統(tǒng)可靠性分析方面做了有益的嘗試。本文的主要工作如下：
　　 1.結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計算方法的研究。運用改進(jìn)一次二階矩法(Advanced First-Order Second Moment——AFSOM法)的基本理論，編制了相應(yīng)的計算程序。應(yīng)用編制的程序?qū)π蛄许憫?yīng)面法進(jìn)行了改進(jìn)

3、，提高了傳統(tǒng)響應(yīng)面法的運算效率。
　　 2.對靜載荷和電載荷同時作用時的桁架結(jié)構(gòu)的可靠性分析理論作了研究。考慮機(jī)電耦合效應(yīng)時，利用力學(xué)原理和壓電本構(gòu)方程，建立了表面貼有壓電片桁架結(jié)構(gòu)的靜力分析的有限元模型。同時研究了壓電桿元的破壞機(jī)理，給出壓電桿單元破壞的判斷準(zhǔn)則。以材料的斷裂強(qiáng)度、損傷電場強(qiáng)度、桿元的截面積和外載荷等為隨機(jī)變量，建立了壓電桁架結(jié)構(gòu)單元的安全余量的表達(dá)式。并在此基礎(chǔ)上，利用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性理論，對該桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行

4、可靠性分析。
　　 3.在疲勞工況下，根據(jù)疲勞載荷作用下結(jié)構(gòu)的失效機(jī)理，給出了一種以風(fēng)險值的大小來判斷系統(tǒng)元件疲勞失效的方法。用風(fēng)險值作為判別準(zhǔn)則，判斷元件的失效順序，建立失效元件的安全余量，應(yīng)用分枝限界法尋找主要失效模式，通過概率網(wǎng)絡(luò)評估技術(shù)(Probability Network EvaluationTechnology——PNET)計算結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度。
　　 4.討論桁架結(jié)構(gòu)在疲勞工況下，元件彈性模量衰減后的結(jié)構(gòu)

5、剛度可靠性分析?；谑Ｓ鄰?qiáng)度的衰減模型，推導(dǎo)了彈性模量的衰減公式。并且結(jié)合桁架系統(tǒng)的剛度矩陣，給出疲勞載荷作用下桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)剛度的可靠性分析方法。
　　 5.討論了桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在穩(wěn)定工況下的穩(wěn)定可靠性問題。根據(jù)鉸接桁架的穩(wěn)定性原理，采用有限元法建立桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)考慮穩(wěn)定狀態(tài)條件下的單元剛度矩陣。通過桁架系統(tǒng)總體剛度矩陣的位移條件，推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)系統(tǒng)屈曲臨界載荷的有限元方程。進(jìn)而建立結(jié)構(gòu)系統(tǒng)穩(wěn)定安全余量，應(yīng)用AFSOM法，對桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)