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应力—强度干涉模型在系统失效概率分析中的应用及相关问题

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机械强度 2005年第4期27卷 492-497页

作者：谢里阳李翠玲东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004

研究一般串联、并联及KN表决系统(不要求系统中各零件失效事件是相互独立的)的失效概率建模与失效概率预测。通过详细考察、深入分析应力—强度干涉理论、方法及其在零件失效概率和系统失效概率计算中的建模过程,介绍“系统级”的应力... 详细信息

研究一般串联、并联及KN表决系统(不要求系统中各零件失效事件是相互独立的)的失效概率建模与失效概率预测。通过详细考察、深入分析应力—强度干涉理论、方法及其在零件失效概率和系统失效概率计算中的建模过程,介绍“系统级”的应力—强度干涉模型及其在系统失效概率分析中的应用,并给出应用实例及其与实验观测结果的比较。与传统的先计算零件失效概率,再在各零件失效相互独立的(不真实)假设条件下建立串联、并联、表决等系统失效概率模型的方法不同,文中提出应用“系统级”的应力—强度干涉分析直接建立系统失效概率模型的方法。为应用应力—强度干涉模型预测系统失效概率,首先详细分析传统的零件失效干涉分析过程中发生的系统可靠性信息损失问题。分析表明,零件失效概率的不确定性与载荷分散程度有关,在传统的应用应力—强度干涉模型计算零件失效概率过程中遗失的失效相关性信息对系统失效概率估算是十分重要的。在此基础上,指出无法通过传统的零件可靠度参数构建一般系统(具有失效相关性的非独立失效系统)可靠性模型的原因。最后,建立能根据系统低阶失效数据预测高阶失效概率的参数化模型。

关键词：可靠性共因失效系统失效概率应力-强度干涉模型

相关系统失效概率的次序统计量模型及共因失效原因分析

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机械强度 2005年第1期27卷 66-71页

作者：谢里阳李翠玲东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004

作为可靠性或失效概率分析的基础 ,载荷—强度干涉分析可以在零件的层次上进行 ,可以在系统的层次上进行 ,也可以在次序统计量的意义上进行。文中以典型系统形式为背景 ,根据系统失效的统计学意义以及次序统计量的性质 ,应用次序统计量 ... 详细信息

作为可靠性或失效概率分析的基础 ,载荷—强度干涉分析可以在零件的层次上进行 ,可以在系统的层次上进行 ,也可以在次序统计量的意义上进行。文中以典型系统形式为背景 ,根据系统失效的统计学意义以及次序统计量的性质 ,应用次序统计量 ,建立具有普适性 (不需要作独立失效假设 )的串联、并联及表决系统的失效概率模型。从所建立的次序统计量模型及次序统计量的概率密度函数本身的形式可以推论。

关键词：共因失效次序统计量系统失效概率应力-强度干涉模型

考虑不排水抗剪强度空间变异性的黏土边坡系统失效概率分析

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岩土力学 2021年第6期42卷 1529-1539页

作者：刘辉郑俊杰章荣军华中科技大学岩土与地下工程研究所湖北武汉430074

针对黏土边坡,提出了考虑不排水抗剪强度空间变异性的边坡系统失效概率计算方法。首先,引入不排水抗剪强度随机场在滑动面上局部平均后的等效参数,通过计算等效参数的统计特性和等效参数之间的相关系数得到对应滑动面的可靠度指标和不... 详细信息

针对黏土边坡,提出了考虑不排水抗剪强度空间变异性的边坡系统失效概率计算方法。首先,引入不排水抗剪强度随机场在滑动面上局部平均后的等效参数,通过计算等效参数的统计特性和等效参数之间的相关系数得到对应滑动面的可靠度指标和不同滑动面失效模式之间的相关系数。其次,综合考虑代表性滑动面的可靠度指标和相关系数,通过逐步搜索代表性滑动面来构建代理系统,利用代理系统的失效概率逼近边坡系统的失效概率。最后,以3个边坡系统可靠度问题为例验证了方法的有效性。结果表明:不排水抗剪强度随机场沿滑动面局部平均后的等效参数能够描述相应滑动面土体参数的不确定性,该方法能够较好地逼近边坡的系统失效概率。随着随机场的空间相关性增强,不同失效模式之间的相关系数增加,在达到相同的收敛条件时,代理模型所需的代表性滑动面个数减少。

关键词：边坡稳定系统失效概率空间变异性相关失效模式等效参数

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失效概率计算中的信息遗失与系统级建模方法

中国机械工程 2007年第19期18卷 2277-2283页

作者：谢里阳吴宁祥王正东北大学沈阳110004

通过对系统失效概率问题的深入分析,揭示了传统上通过载荷-强度干涉分析计算零件失效概率过程中发生的系统失效相关性信息遗失问题,以及无法通过零件失效概率指标构建一般系统(具有失效相关性的非独立失效系统)失效概率模型的原因。从... 详细信息

通过对系统失效概率问题的深入分析,揭示了传统上通过载荷-强度干涉分析计算零件失效概率过程中发生的系统失效相关性信息遗失问题,以及无法通过零件失效概率指标构建一般系统(具有失效相关性的非独立失效系统)失效概率模型的原因。从数学的角度探讨了载荷-强度作用机制和一般系统都存在共因失效的原因。在此基础上,提出了通过"系统级"的载荷-强度干涉关系建立系统失效概率模型的方法,建立了能根据有限的失效数据预测系统任意阶失效概率的参数化模型。最后,通过实例验证了所提出模型的适用性。

关键词：系统失效概率干涉理论信息遗失表决系统共因失效

基于神经网络方法模拟的立体车库钢结构系统失效概率分析

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建筑机械 2008年第4期28卷 71-75页

作者：杨瑞刚徐格宁太原理工大学机械学院山西太原030024 太原科技大学机电学院山西太原030024

以立体车库钢结构系统为研究对象,根据立体车库的承载特点,按照结构系统可靠性分析的要求,采用增量载荷法与优化准则法相结合的综合方法确定结构的主要失效模式,运用神经网络技术模拟立体车库所受力的数学期望与方差,并通过Ditlevsen界... 详细信息

以立体车库钢结构系统为研究对象,根据立体车库的承载特点,按照结构系统可靠性分析的要求,采用增量载荷法与优化准则法相结合的综合方法确定结构的主要失效模式,运用神经网络技术模拟立体车库所受力的数学期望与方差,并通过Ditlevsen界限法推算系统失效概率上下界。为大型复杂钢结构系统的可靠性分析提供新思路。

关键词：立体车库结构系统系统失效概率神经网络

重力坝多失效模式系统失效概率计算和老化效应分析

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水力发电 2013年第9期39卷 30-34页

作者：熊晟欣胡江马福恒李子阳深圳职业技术学院广东深圳518040 南京水利科学研究院江苏南京210029

为提高混凝土坝系统失效概率的计算精度,研究了基于矩阵积分法的系统失效概率计算方法。介绍了方法的基本原理,推导了系统失效概率和参数敏感性分析的计算公式,利用MATLAB进行编程。将程序应用到某在役混凝土重力坝性态分析中,得到系统... 详细信息

为提高混凝土坝系统失效概率的计算精度,研究了基于矩阵积分法的系统失效概率计算方法。介绍了方法的基本原理,推导了系统失效概率和参数敏感性分析的计算公式,利用MATLAB进行编程。将程序应用到某在役混凝土重力坝性态分析中,得到系统失效概率和各个参数的敏感性分析结果,并据此分析了各老化因子对坝体性态的影响,针对性地提出了大坝维护和管理措施。实例研究验证了该方法的有效性和可靠性。此计算方法具有普遍适用性,可用于其他体系的系统失效概率的计算和参数敏感性分析中。

关键词：系统失效概率矩阵法串并联体系重力坝老化参数敏感性

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齿轮失效概率分析的串联系统相关失效模型

失效分析与预防 2006年第1期1卷 25-27,34页

作者：谢里阳姜永军东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004 内蒙古科技大学机械学院包头014010

由于存在多种可能的失效模式及多个可能的失效部位,齿轮可靠性问题是一个系统可靠性问题。在齿轮的失效概率与可靠性分析中,需将其作为一个串联系统对待。同样重要的是,由于各齿根(弯曲应力最大部位)及齿面(接触应力最大部位)分别处于... 详细信息

由于存在多种可能的失效模式及多个可能的失效部位,齿轮可靠性问题是一个系统可靠性问题。在齿轮的失效概率与可靠性分析中,需将其作为一个串联系统对待。同样重要的是,由于各齿根(弯曲应力最大部位)及齿面(接触应力最大部位)分别处于相同的载荷环境之下,且弯曲应力与接触应力也存在内在的联系,各薄弱部位(各齿的齿根和齿面)的失效不是完全独立的,不能做“各齿、各失效模式是相互独立的”这样的假设,这使得传统的系统可靠性模型不再适用。本文以齿轮失效分析为背景,采用次序统计量建立了齿轮的失效概率计算模型。

关键词：齿轮系统失效概率次序统计量干涉模型相关失效

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基于鞍点估计的结构系统可靠性分析方法研究

中国科学：技术科学 2010年第2期40卷 237-246页

作者：宋述芳吕震宙西北工业大学航空学院西安710072

利用鞍点概率估计可以直接逼近非正态变量空间中单个线性功能函数概率分布的特点,提出了三种基于鞍点概率估计的系统多模式可靠性分析方法.其一是基于鞍点估计的近似边界理论,该方法首先采用鞍点概率估计方法得到各失效模式的失效概率... 详细信息

利用鞍点概率估计可以直接逼近非正态变量空间中单个线性功能函数概率分布的特点,提出了三种基于鞍点概率估计的系统多模式可靠性分析方法.其一是基于鞍点估计的近似边界理论,该方法首先采用鞍点概率估计方法得到各失效模式的失效概率和等价正态可靠度指标,然后利用边界理论近似得到系统失效概率的上下界限;其二是基于鞍点估计的Nataf分布逼近法,该方法首先采用鞍点估计得到各失效模式响应量的概率密度函数及近似线性化功能函数的相关系数,然后根据Nataf分布来逼近结构系统响应的联合概率密度函数,进而利用直接数字模拟法来求得结构系统的失效概率;其三是鞍点线抽样方法,该方法首先通过变量的线性标准化变换来消除变量的量纲,然后在标准化的变量空间中利用线抽样方法的样本点将系统失效概率转化为一系列线性响应功能函数失效概率平均值的形式,再采用鞍点概率估计方法直接估计非正态变量标准化空间中这一系列线性响应功能函数的失效概率.通过比较三种方法的基本思想、实现过程和算例结果可以发现:(1)第一种方法只能给出多模式系统失效概率的界限,并且只适用于线性程度较好的功能函数的情况;(2)第二种方法可给出系统失效概率的确定值,这种方法的误差主要来源于Nataf分布对多模式系统响应量联合概率密度函数的近似,还来源于每个失效模式极限状态函数的非线性程度,第二种方法也只适用于线性化程度较好的功能函数;(3)第三种方法给出的是多模式系统失效概率的估计值,该估计值随样本点数的增加而趋于真值,并且该方法可以考虑功能函数的非线性对失效概率的影响,因此方法三是适用范围最广的一种方法.

关键词：鞍点估计边界理论 Nataf分布线抽样方法概率密度函数累积分布函数系统失效概率

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高效识别结构主要失效模式的方法

哈尔滨工程大学学报 2005年第2期26卷 202-204页

作者：陈卫东张铁军刘源春哈尔滨工程大学建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001

寻找主要失效模式是结构系统可靠性分析十分重要而又非常困难的工作.该文对提高大型结构系统可靠性分析时寻找主要失效模式方法的效率问题进行了研究.在分枝限界法的基础上,根据失效路径的失效概率对系统失效概率贡献的大小来判断失效... 详细信息

寻找主要失效模式是结构系统可靠性分析十分重要而又非常困难的工作.该文对提高大型结构系统可靠性分析时寻找主要失效模式方法的效率问题进行了研究.在分枝限界法的基础上,根据失效路径的失效概率对系统失效概率贡献的大小来判断失效路径是否是主要失效模式的方法.使主要失效模式的判别效率与准确程度大幅度提高,通过例题证明了该方法的有效性.该研究为实现大型实际结构的可靠性分析奠定了一个良好的基础.

关键词：可靠性分析主要失效模式失效模式系统失效概率