浅谈工程结构设计可靠度理论
摘要:本文简单评述了工程结构设计理论的发展,总结了结构可靠度理论的国内外研究现状;详细叙述并分析了可靠度理论的各种适用方法,指出了我国结构设计可靠度理论的不足及发展方向。
关键词:结构设计 可靠度理论
1工程结构设计理论的发展
工程结构设计的基本目的,是在结构的可靠性与经济性之间,选择一种最佳平衡力求以最经济的途径,使结构在预定的使用期(设计工作期)内完成预定的各种功能。自1638年伽利略奠定现代建筑力学以来,工程结构设计方法经历了容许应力设计法、破损阶段设计法、极限状态设计法。目前应用于国内外实际工程设计都是以近似概率法为基础,规定了工程结构可靠度设计的基本原则和方法。
2结构可靠度分析方法
从研究的对象来说可分为点可靠度计算方法和体系可靠度计算方法。由于可靠度研究本身的复杂性,目前对结构体系可靠度的研究还很不成熟,仍处于探索阶段。而结构点可靠度的计算方法已较成熟。主要有:一次二阶矩法、高次高阶矩法、蒙特卡罗法、响应面法、帕罗黑莫法及随机有限元法等。
2.1 一次二阶矩法
一次二阶矩法是近似计算可靠度指标最简单的方法,只需考虑随机变量的前一阶矩(均值)和二阶矩(标准差)和功能函数泰勒级数展开式的常数项和一次项,并以随机变量相对独立为前提,在笛卡尔空间内建立求解可靠指标的公式。因其计算简便,大多情况下计算精度又能满足工程要求,已被工程界广泛接受。基于一次二阶矩的分析方法主要有四种(中心点法、验算点法、映射变换法、实用分析法)。
2.2 二次二阶矩法
当结构的功能函数在验算点附近的非线性化程度较高时,一次二阶矩法的计算精度就不能满足一些特别重要结构的要求了。近年来,一些学者把数学逼近中的拉普拉斯渐进法用于可靠度研究中,取得了较好的效果。因该法用到了非线性功能函数的二阶偏导数项,故应归属于二次二阶矩法。
2.3 二次四阶矩法
上述两种方法的精度能得以保证的一个基本前提是,采用的随机变量分布概
浅谈工程结构设计可靠度理论
摘要:本文简单评述了工程结构设计理论的发展,总结了结构可靠度理论的国内外研究现状;详细叙述并分析了可靠度理论的各种适用方法,指出了我国结构设计可靠度理论的不足及发展方向。
关键词:结构设计 可靠度理论
1工程结构设计理论的发展
工程结构设计的基本目的,是在结构的可靠性与经济性之间,选择一种最佳平衡力求以最经济的途径,使结构在预定的使用期(设计工作期)内完成预定的各种功能。自1638年伽利略奠定现代建筑力学以来,工程结构设计方法经历了容许应力设计法、破损阶段设计法、极限状态设计法。目前应用于国内外实际工程设计都是以近似概率法为基础,规定了工程结构可靠度设计的基本原则和方法。
2结构可靠度分析方法
从研究的对象来说可分为点可靠度计算方法和体系可靠度计算方法。由于可靠度研究本身的复杂性,目前对结构体系可靠度的研究还很不成熟,仍处于探索阶段。而结构点可靠度的计算方法已较成熟。主要有:一次二阶矩法、高次高阶矩法、蒙特卡罗法、响应面法、帕罗黑莫法及随机有限元法等。
2.1 一次二阶矩法
一次二阶矩法是近似计算可靠度指标最简单的方法,只需考虑随机变量的前一阶矩(均值)和二阶矩(标准差)和功能函数泰勒级数展开式的常数项和一次项,并以随机变量相对独立为前提,在笛卡尔空间内建立求解可靠指标的公式。因其计算简便,大多情况下计算精度又能满足工程要求,已被工程界广泛接受。基于一次二阶矩的分析方法主要有四种(中心点法、验算点法、映射变换法、实用分析法)。
2.2 二次二阶矩法
当结构的功能函数在验算点附近的非线性化程度较高时,一次二阶矩法的计算精度就不能满足一些特别重要结构的要求了。近年来,一些学者把数学逼近中的拉普拉斯渐进法用于可靠度研究中,取得了较好的效果。因该法用到了非线性功能函数的二阶偏导数项,故应归属于二次二阶矩法。
2.3 二次四阶矩法
上述两种方法的精度能得以保证的一个基本前提是,采用的随机变量分布概