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结构安全性的模糊评价

南京工业大学学报(自然科学版) 1987年第3期 106-113页

作者：涂善东

结构安全性评价中的模糊性是目前可靠性工程学中的主要难点之一.本文使用失效可能性的概念来描述系统中各事件的状态,用模糊逻辑替代经典的二值逻辑,建立了以模糊语言为参量的失效树分析方法.文中还提出了以模糊失效树分析和模糊综合评... 详细信息

结构安全性评价中的模糊性是目前可靠性工程学中的主要难点之一.本文使用失效可能性的概念来描述系统中各事件的状态,用模糊逻辑替代经典的二值逻辑,建立了以模糊语言为参量的失效树分析方法.文中还提出了以模糊失效树分析和模糊综合评判为基础的安全性评价方法.作为初步应用,本文研究了影响焦碳塔结构安全性的诸因素的重要性,评价结果对石油化工设备安全管理有一定参考价值.

关键词：模糊集结构安全性失效树分析可靠性焦碳塔

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钢管混凝土拱桥结构安全性分析研究

钢管混凝土拱桥结构安全性分析研究

作者：石超长安大学

学位级别：硕士

由于“一带一路”国家发展战略的实施,交通的发展在全国的经济地位重要性突显,各类桥梁承担的公路交通运输作用越来越重要,所以,对钢管混凝土拱桥的结构安全性要求更加严格和全面,因此,本文以某钢管混凝土拱桥为依托工程,分析了其桥梁... 详细信息

由于“一带一路”国家发展战略的实施,交通的发展在全国的经济地位重要性突显,各类桥梁承担的公路交通运输作用越来越重要,所以,对钢管混凝土拱桥的结构安全性要求更加严格和全面,因此,本文以某钢管混凝土拱桥为依托工程,分析了其桥梁结构特点,对其桥梁的外观进行检测,为进一步研究其受力特性,基于有限元软件分析,选取了动静载试验测试截面,并在两级加载下求得了桥梁的挠度和应变校验系数,最后又通过跑车和跳车的方式对桥梁进行了动载试验分析,得出了桥梁结构安全性合理的结论,本文的主要工作有:(1)基于外观检测钢管拱综合性能评价通过对钢管混凝土拱桥的上部结构、下部结构、支座及附属结构的检测结果,对桥梁的外观进行综合评价,并对部分病害提出处治修补措施。(2)基于有限元分析的测试截面选取以某钢管混凝土拱桥为依托工程,以有限元软件为计算工具,以桥跨结构所得的活载内力包络图为依据,确定结构的最大弯矩截面和最大挠度截面,分别求得了引桥部分和主桥部分的挠度和应力应变测试截面,并在测试截面中合理布置了相关的测试点,为接下来的动、静载试验提供了保障。(3)基于静载试验的结构安全性分析进行了试验荷载的选取,并按照荷载试验加载工况逐级加载,在13个工况荷载作用下,求得了主拱肋应变和挠度在荷载作用下的校验系数;计算了桥面板、横梁及立柱在荷载作用下的校验系数。(4)基于动载试验的结构安全性分析在动态激励下,整体结构动力响应体现出结构的整体性能良好。两辆试验车以20km/h匀速通过全桥进行跑车试验,求得了其最大振动频率和最小振动频率,两辆试验车以30km/h匀速通过全桥进行跑车试验,求得其最大振动频率和最小振动频率。对两次环境激励作用下的动力特性测定结果,进行取值计算得到阻尼比,且将求得阻尼值跟规范取值对比分析。

关键词：钢管拱荷载试验外观检测结构安全性加载效率

隧道衬砌厚度不足和背后空洞对衬砌结构安全性影响研究

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隧道衬砌厚度不足和背后空洞对衬砌结构安全性影响研究

作者：冯岗北京交通大学

学位级别：硕士

随着我国隧道建设规模的日益扩大,相当比例的隧道出现了不同程度的病害问题,其中衬砌厚度不足和衬砌背后存在空洞是比较常见的病害。隧道病害严重威胁着隧道的运营安全,同时缩短了隧道的使用寿命,造成了很多人力、物力和财力的损失。因... 详细信息

随着我国隧道建设规模的日益扩大,相当比例的隧道出现了不同程度的病害问题,其中衬砌厚度不足和衬砌背后存在空洞是比较常见的病害。隧道病害严重威胁着隧道的运营安全,同时缩短了隧道的使用寿命,造成了很多人力、物力和财力的损失。因此,开展隧道病害对衬砌结构安全性影响的研究十分重要。有鉴于此,本文综合运用理论分析、数值模拟和模型试验等研究手段,针对衬砌厚度不足和衬砌背后存在空洞这两种病害对衬砌结构安全性的影响进行了较为系统的研究,主要工作及研究成果总结如下：(1)总结了隧道衬砌厚度不足和背后空洞的主要成因及其危害,分析了国内外对这两种常见病害及其对隧道衬砌结构安全性影响的研究现状。(2)基于地层—结构法原理,建立隧道衬砌厚度不足缺陷模型,运用数值模拟,分析了衬砌厚度不足缺陷位置、程度以及宽度发生变化时,衬砌结构的内力、安全系数以及围岩压力的变化规律。(3)基于地层—结构法原理,建立隧道衬砌背后存在空洞缺陷模型,运用数值模拟,分析了衬砌背后空洞缺陷位置、范围以及数量发生变化时,衬砌结构的内力、安全系数以及围岩压力的变化规律。(4)通过模型试验,模拟了钢筋混凝土衬砌结构背后不同位置存在不同范围以及不同数量空洞时衬砌结构的变形特征、受力特点和破坏模式,与数值模拟结果基本吻合。

关键词：隧道结构安全性衬砌厚度不足衬砌背后空洞安全系数模型实验

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自升自航式起重平台结构安全性评估研究

自升自航式起重平台结构安全性评估研究

作者：宋颢上海交通大学

学位级别：硕士

随着世界各国对于清洁能源需求的不断增加,风电、核电等新能源得到了迅速的发展。风电作为一种安全、清洁的新能源而得到了迅速地发展。凭借海风资源的稳定性和大发电功率的特点,海上风电近年来正在世界各地飞速发展。目前国内的风电安... 详细信息

随着世界各国对于清洁能源需求的不断增加,风电、核电等新能源得到了迅速的发展。风电作为一种安全、清洁的新能源而得到了迅速地发展。凭借海风资源的稳定性和大发电功率的特点,海上风电近年来正在世界各地飞速发展。目前国内的风电安装平台,无论是数量还是作业能力都远远不能满足我国海上风电场建设和发展的需要。国内陆续有海上施工公司选择从国外引进二手平台,但是国内海事监管部门一般会要求船东出具平台作业安全性的论证材料,并且材料需获得权威第三方的认可,才会允许船东引进的国外二手平台在国内海上风电场施工作业。目前国内无论是企业、设计院所还是高校等科研机构,对于老旧的二手平台作业安全性评估,无论是技术上还是工程经验上,都不及新造平台来的成熟和丰富;而寻求国外的机构、第三方进行评估,成本对于船东来说又是一笔不小的负担。本文就是在这样的市场和行业背景下,依托国内某海上起重安装公司引进的某自升式安装平台,针对平台作业安全性评估中的一环,结构安全性,详细阐述了目标平台的有限元建模方法,并对多种组合工况进行分析,对其船体结构和吊机基座进行了屈服强度和屈曲强度校核。首先,对船体主要结构的建模方法和单元选取进行了研究;然后,分析了模型边界条件的施加方法和工况载荷的计算、施加方法;最后,确定校核准则并进行了全船校核。以期通过本文的研究,形成一般性的二手起重平台结构安全性评估方法,对工程实际具备一定的应用、参考价值。

关键词：自升自航式风电安装平台结构安全性有限元评估

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自升式平台环境参数与结构安全性研究

自升式平台环境参数与结构安全性研究

作者：李晓宇哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

由于全球气候环境的变化，自升式平台采用的设计环境参数正趋于提高，以环境参数为核心的设计及合理环境参数的确定对保证自升式平台的结构安全性、经济性和作业率至关重要。本文旨在对于在役平台，在现有的自升式平台设计水平和海工装... 详细信息

由于全球气候环境的变化，自升式平台采用的设计环境参数正趋于提高，以环境参数为核心的设计及合理环境参数的确定对保证自升式平台的结构安全性、经济性和作业率至关重要。本文旨在对于在役平台，在现有的自升式平台设计水平和海工装备技术条件下，通过对平台高效率的结构安全性评估，给出其所能承受的环境参数及适用的工作海域;对于新设计平台，针对作业海域的环境参数特征，给出自升式平台设计中不同工况的设计环境参数快速确定方法。本文将环境参数与结构安全性研究相结合，对自升式平台合理环境参数的确定进行研究，其主要内容如下：1、介绍了自升式平台的环境参数及其与平台结构安全性的关系，给出了自升式平台迁移、升降、工作和自存4个设计工况所主导的环境参数。重点研究了自升式平台环境参数的确定方法、所考虑的因素和一般程序。2、基于联合概率分布理论和方法，对南海EP海域作业位置A以双变量即风、浪进行了设计环境参数快速预报，得到了风速和波高的极值联合概率分布，进而对基于联合概率的环境参数设计标准可行性进行探讨。3、通过PCL和FORTRAN语言设计开发了基于PATRAN环境的自升式平台强度评估程序MYWORK(Mobility Workbench)。MYWORK操作简单、功能完善、自动化程度高，极大的提高了强度评估效率，并简化了繁琐的评估流程。4、以南海XJ23-1油田海况、自存极限工况为例，基于ABS平台结构规范，采用有限元分析方法、应用MYWORK程序对300ft自升式平台的桩腿及主体结构进行了快速强度评估，通过高效率的结构安全性评估，分析其所能承受的环境参数及适用的工作海域。5、综合应用本文采用的环境参数理论、极值联合概率分析方法和快速评估工具MYWORK，以300ft自升式平台为例，基于自升式平台的结构安全性评定，对环境参数安全域确定的方法和流程进行了重点分析和探讨，为分析平台在作业海域的适用性奠定了基础。

关键词：自升式平台环境参数联合概率结构安全性程序开发

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考虑腐蚀影响的导管架平台结构安全性研究

考虑腐蚀影响的导管架平台结构安全性研究

作者：贾紫月大连理工大学

学位级别：硕士

海洋结构物所处海洋环境非常复杂,风、浪、地震等载荷都会对海洋结构物的安全性造成威胁,此外海洋结构物还会遭受到海洋的腐蚀。海洋腐蚀不仅会对海洋结构物造成严重的损伤,使其强度降低、抵抗外载的能力变差,还会引发倒塌等灾难性事件... 详细信息

海洋结构物所处海洋环境非常复杂,风、浪、地震等载荷都会对海洋结构物的安全性造成威胁,此外海洋结构物还会遭受到海洋的腐蚀。海洋腐蚀不仅会对海洋结构物造成严重的损伤,使其强度降低、抵抗外载的能力变差,还会引发倒塌等灾难性事件,给海上人员的生产生活带来很大的安全隐患。目前对海洋结构物的安全性分析主要以设计结构为对象而未考虑腐蚀影响,而腐蚀的存在会对结构的安全性构成一定的威胁,因此有必要考虑腐蚀对海洋结构物的安全性能所产生的影响。本文通过腐蚀试验、单调拉伸试验和循环载荷试验,确定了腐蚀修正后的NV-D36钢材应力-应变关系模型,并以此作为基础研究腐蚀对海洋结构物安全性能的影响。具体研究内容如下:通过电化学腐蚀试验、单调拉伸试验、循环载荷试验以及对试验结果的分析,确定了海工结构高强钢NV-D36试件在单调拉伸试验后的名义弹性模量、名义屈服应变、名义屈服强度和名义极限强度等拉伸力学性能随腐蚀率变化而变化的规律;研究了NV-D36钢材在循环加载载荷作用下的滞回性能;研究了循环加载载荷作用下,随着腐蚀率的加深,NV-D36钢材的刚度、强度、滞回性能等力学性能的变化规律。建立了三种腐蚀修正后的NV-D36钢材的应力-应变关系模型。用腐蚀钢材单调拉伸试验试验数据,标定了腐蚀后NV-D36钢材的三折线应力-应变关系模型,使得在已知钢材腐蚀率的情况下,便可得到相应腐蚀率下NV-D36钢材的三折线应力-应变关系;用腐蚀钢材循环加载载荷试验的试验数据,标定了腐蚀后NV-D36钢材Chaboche应力-应变关系模型的模型参数、得到了NV-D36钢材Steel01应力-应变关系模型中的参数随腐蚀率变化的关系式;上述模型均可应用于数值模拟软件中。对腐蚀导管架平台结构进行了安全性能分析。用传统的截面折减法和本文提出的腐蚀修正法,分别对导管架平台结构进行静力推覆分析,得到了导管架平台的强度储备比RSR、延性系数μ、倒塌时平台杆件塑性率等指标随平台腐蚀率变化而变化的规律;用这两种方法对导管架平台结构进行抗震性能分析,研究了不同腐蚀程度下导管架平台的地震响应以及抗震性能;对比分析了两种考虑腐蚀损伤方法在计算导管架平台安全性时的差异,发现在用截面折减法对导管架平台模型进行地震性能评估的过程中,会高估导管架的各项性能指标,如强度储备比RSR、延性系数μ和倒塌时杆件塑性率等。

关键词：电化学腐蚀力学性能试验钢材应力-应变关系结构安全性

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中低档轿车正面碰撞结构安全性仿真研究

中低档轿车正面碰撞结构安全性仿真研究

作者：曾繁林重庆大学

学位级别：硕士

自主品牌轿车占有我国轿车市场最大的份额，对振兴我国汽车工业有着重要的意义和作用。然而在我国自主品牌轿车中，中低档轿车占有很大的比例,发生碰撞时，容易对乘员造成严重的伤害。近年来的C-NCAP碰撞结果显示，自主品牌中低档轿车... 详细信息

自主品牌轿车占有我国轿车市场最大的份额，对振兴我国汽车工业有着重要的意义和作用。然而在我国自主品牌轿车中，中低档轿车占有很大的比例,发生碰撞时，容易对乘员造成严重的伤害。近年来的C-NCAP碰撞结果显示，自主品牌中低档轿车星级评价普遍偏低，一般为3星级，正面100%重叠刚性壁障碰撞试验失分最为严重。针对自主品牌中低档轿车正面碰撞结构安全性设计，已成为其安全性设计的一大难题。本文以某自主品牌中低档轿车为研究对象，采用计算机仿真方法对其正面碰撞结构安全性进行了研究，主要研究内容及结论如下：①建立了该车型正面100%重叠刚性壁障碰撞试验有限元模型，并进行了碰撞仿真分析，获得了该车型碰撞安全性能的薄弱结构—前部主要结构（保险杠横梁、吸能盒、纵梁）。以B柱减速度等效梯形曲线第二阶峰值G2代替B柱减速度峰值作为正面碰撞结构安全性的重要评价指标。②为方便后续研究，提高仿真效率，对正面碰撞有限元模型进行了简化研究。简化模型可以准确预测详细模型正面碰撞结构安全性，可节省44%计算时间。③在简化模型的基础上，以前部主要结构为研究对象，采用正交试验方法安排仿真试验，深入研究了该结构的性能参数对正面碰撞结构安全性的影响。研究发现，通过提高前部主要结构的刚度、强度特性，难以从根本上降低B柱减速度G2峰值。通过增加吸能盒长度，可在一定程度上有效降低B柱减速度G2峰值。④在上述研究规律的基础上，增加吸能盒长度100mm，采用正交试验极差优化方法，以G2值为优化目标，对前部主要结构的结构参数进行匹配与优化。优化后，B柱减速度G2峰值下降34%，并且其他评价指标均有较大程度地减小。⑤通过本文研究发现，针对中低档自主品牌轿车，在整车结构造型允许的前提下，通过延长吸能盒长度，合理匹配前部主要结构各性能参数，可有效并且较大程度地降低B柱减速度G2峰及碰撞过程中各结构变形量，从而提高其正面碰撞结构安全性水平。

关键词：中低档轿车正面碰撞结构安全性有限元仿真

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下穿巨型滑坡的公路隧道结构安全性研究

下穿巨型滑坡的公路隧道结构安全性研究

作者：苏江川西南交通大学

学位级别：硕士

随着近年来土地的高度化利用,在修建高速公路时,要完全回避滑坡地段是不可能的,在经过综合的技术经济比较后,路线不宜变更时,线路往往多以隧道形式通过滑坡地段。但是,目前对于在滑坡地段修建隧道的相关研究工作开展的还不多。因此,论... 详细信息

随着近年来土地的高度化利用,在修建高速公路时,要完全回避滑坡地段是不可能的,在经过综合的技术经济比较后,路线不宜变更时,线路往往多以隧道形式通过滑坡地段。但是,目前对于在滑坡地段修建隧道的相关研究工作开展的还不多。因此,论文结合西部建设重点工程“西昌(黄联关)至攀枝花”高速公路中的酸水湾隧道为实际背景,对下穿巨型滑坡的酸水湾公路隧道结构安全性开展相关研究。论文采用有限差分程序FLAC,通过对酸水湾隧道的三维数值模拟分析,得出了在隧道拱顶距滑动面不同距离情况下,在隧道施工进程中,隧道支护结构受力变化规律、隧道上方滑坡体水平位移以及滑坡体应力变化规律、隧道周边位移变化规律,考察了“滑坡—隧道”二者之间的相互影响规律,分析了隧道的合理修建方法。确定了在隧道拱顶距滑动面不同距离下,隧道修建对上方滑坡体的影响程度、合理的隧道施工工法,初步确定了下穿巨型滑坡修建隧道时的安全距离。另一方面,通过分析隧道施工进程中的三维空间影响效应,研究了随着掌子面的不断推进,隧道支护结构受力以及洞周变形的变化规律。此外,初步探讨分析了降雨因素对隧道结构安全性的影响。论文的研究对该工程的设计与施工,以及今后相关类似工程的修建具有一定的指导意义。

关键词：巨型滑坡公路隧道有限差分程序结构安全性

动、静载作用下衬砌背后空洞对隧道结构安全性的影响

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动、静载作用下衬砌背后空洞对隧道结构安全性的影响

作者：李思堃北京交通大学

学位级别：硕士

随着我国隧道工程大规模建设,隧道病害问题也日益加剧,其中隧道衬砌结构背后存在空洞是隧道较为常见的病害。衬砌背后空洞的出现会导致衬砌结构内力和周边围岩应力的明显改变,威胁隧道的正常运营。因此,开展隧道衬砌背后空洞病害对于隧... 详细信息

随着我国隧道工程大规模建设,隧道病害问题也日益加剧,其中隧道衬砌结构背后存在空洞是隧道较为常见的病害。衬砌背后空洞的出现会导致衬砌结构内力和周边围岩应力的明显改变,威胁隧道的正常运营。因此,开展隧道衬砌背后空洞病害对于隧道结构安全性的研究是十分必要的。本文运用理论分析和数值模拟,对衬砌背后存在空洞的隧道结构分别在静载和动载作用下的响应进行了分析研究,进而通过计算隧道结构的安全系数研究空洞病害对隧道结构安全性的影响,主要的工作和研究成果如下：(1)综合现有国内外对于衬砌背后空洞病害的研究现状,总结隧道空洞产生的原因,其原因主要可以分为施工因素、设计因素和运营因素三方面。同时,分析现有隧道震害研究成果,确定本文动力问题研究的边界条件和本构模型。(2)对静载作用下衬砌背后存在空洞的情况进行了数值模拟计算,调取隧道结构各典型位置的计算数据,对比无空洞模型的计算结果,分析了不同大小和位置的空洞对于隧道结构衬砌内力、安全系数以及周边围岩应力、应变的一系列影响。经分析可知,空洞因素对于衬砌结构安全性的影响主要集中在空洞范围附近,该范围内衬砌结构内力发生突变,结构承载力和结构安全系数明显下降,同时空洞范围内的周边围岩产生新的塑性区,对结构安全性极为不利。(3)在静载计算结果的基础上,对动载作用下衬砌背后存在空洞的情况进行了数值模拟计算,结合无空洞模型的动力计算结果和空洞模型的静力计算结果,通过对比衬砌结构的内力和安全系数,计算分析得出动力因素和空洞因素对于隧道结构安全性能的影响程度。经分析可知,动载作用下空洞因素对于衬砌结构安全性的影响同样集中在空洞范围附近,由于空洞的出现使该范围内衬砌结构的弯矩急剧增加,结构承载力和安全系数降低;同时综合动、静载作用下衬砌背后存在空洞和无空洞模型计算结果可知,地震因素在一定程度上放大了空洞因素对于衬砌结构安全性的破坏作用。

关键词：隧道结构安全性空洞静载动载安全系数