工程结构可靠度分析读书报告.pdfVIP

工程结构可靠度理论发展成就及趋势综述 1. 1. 11.. 工程结构可靠度理论的发展历史 可靠度是指结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率，是人们在 工程实践中逐渐对荷载和材料的不确定性因素认识的基础上发展起来的。结构可靠度 从研究层次上分，可分为考虑单一失效模式的构件可靠度和同时考虑多失效模式的体 系可靠度；从考虑结构抗力与荷载是否与时问有关又可分为时变可靠度和时不变可靠 度，在这方面，仅考虑荷载随时间变化的研究较多，如针对地震作用和风荷载等动力 荷载，这时，通常又分为动力可靠度和静力可靠度下面就对可靠度理论发展历史和研 究现状作简要的概述。 结构可靠度理论的研究可以追溯到 20 世纪初，主要研究集中在前苏联，直到 1947年苏联尔然尼钦提出了一次二阶矩方法，以及同期美国 Freudenthal 发表的“The safetyofstructure”一文，标志着可靠度理论的确立。从20 世纪40年代末到60年代 末，结构可靠度一直处于基本理论研究阶段，现在讲的传统可靠度理论大都是在这一 时期形成的，涉及的问题都比较简单和抽象。直到1969年，Cornell 提出在可靠度分 析中应用直接与失效概率相联系的可靠指标β来衡量结构的可靠度，并且建立与尔然 尼钦相似的一次二阶矩理论。1974年加拿大 Lind 提出将可靠指标转化为易于为工程 界接受的分项系数的形式，推动了结构可靠度理论在设计规范中的应用。1974 年 Hasofer 和 Lind 提出由失效面到原点的最小距离定义的可靠揩标β，使得对应同一 失效面建立失效方程的不同表达形式可以得到唯一的可靠指标。1977 年 Rackwitz 和Fiessler提出当量正态化方法，将非正态随机变量在验算点处转化为正态随机变量， 拓宽了一次二阶矩方法的应用范围，后来被JCSS（国际安全度联合委员会）所采纳， 即现在所称的JC法。1984年，大连理工大学提出的实用分析法，使一次二阶矩法在 实际应用中计算更为简便，且精度相差不多。至此，结构可靠度理论逐渐由研究走向 了应用。 一次二阶矩方法以计算简单且精度能满足大多工程要求而广泛在工程界应用。但 对于一些情况，如特殊分布类型以及结构功能函数在验算点处的非线性程度较高时， 这样一次二阶矩方法得到的结果误差太大，为此人们对二次二阶矩可靠度理论进行了 研究，即结构功能函数在验算点处作二次展开，计算的精度明显好于一次二阶矩方法， 1 不过也增加了计算的复杂程度。在二次二阶矩研究方面，1979 年 Fiessler 首先采用 Taylor 二次展开和曲率拟合二次曲面，对二次二阶矩方法进行了较全面的研究，以后 经过 Tvedt（ 1988，1989），Kiureghian（1987）和Cai 和 Elishakoff（1994）的研究， 二次二阶矩方法逐渐适用于更广泛的方面。另外，相关文献分别对一次三阶矩和二次 四阶矩可靠度方法也进行了研究。 以上讲的结构可靠度分析方法，主要针对单个失效模式了，也就是处于结构构件 层次。但是在实际工程中，面对的大都是复杂的结构体系，最终需要确定的也是整个 体系的可靠度。近20年来，随着有限元法，计算机技木和概率网络理论的发展，结 构体系可靠度理论得到很大的发展，特别是在机械和电子方面，体系可靠度理论己进 入实用阶段。但在土木工程方面，由于问题的复杂性，基本上还处于理论研究阶段， 下面就结构体系可靠度发展概况做简单的综述。 结构体系可靠度的研究从20世纪60年代开始，主要研究方法有失效模式法和稳 定构形法。由于稳定构形法在寻找稳定构形和确定极限状态方程表达式方面存在困 难 ，所以目前体系可靠度研究主要采用失效模式法。采用失效模式法分析结构体系 可靠度时，主要问题在于寻找结构主要失效模式和计算结构体系可靠度。在寻找结构 主要失效模式方面，具有代表性可分为两类，一类是基于故障树失效图建立起来的。 如1979年Ang等采用故障树分析方法，借助网络有哪些信誉好的足球投注网站技术识别结构系统的主要失效 模式，并通过网络评估方法综合给出结构系统的失效概率。根据失效图，1984 年 Mutotsu提出了分支定界法，Melchers 提出了截断枚举法，1982 年 P.T.Thoft提出β -unzipping方法。这类方法适用范围广，不易遗漏主要失效模式，但计算复杂且计算 量也较大。另一类方法是1975年Moses提出的荷载增量法，该法是在传统的结构极 限状态