国外结构可靠性理论的应用与发展

浅谈可靠度理论

浅谈可靠度理论工程结构的安全性历来是工程设计中的重大问题，这是因为结构工程的建造耗资巨大，一旦失效不仅会造成结构本身和人民生命财产的巨大损失，还往往产生难以估量的次生灾害和附加损失。结构可靠度理论的形成始于人们对结构工程中各种不确定性的认识，人们开始较为集中的讨论结构安全度问题，将概率分析和概率设计的思想引入实际工程。如果一种理论分析的结果能指导工程实践，或者说能为工程带来巨大的经济或社会效应，那么这种理论就具有强大的生命力。可靠性科学作为一门与应用紧密相连的基础学科，其生存的立足点就在于推广其应用于工程实际。 1.结构可靠度概述 1.1结构可靠度相关概念结构所要满足的功能要求是指结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求： 1、在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用 2、在正常使用时具有良好的工作性能 3、在正常维护下具有足够的耐久性 4、在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必要的整体稳定性在以上四项功能要求中，第1、4两项通常指结构的强度、稳定，即所谓的安全性；第2项是指结构的适用性；第3项是指结构的耐久性，三者总称为结构的可靠性，即结构可靠性，是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。在工程上，一般所说的可靠度，指的就是结构可信赖或可信任的程度。工程结构中的可靠度可表示为能承受在正常施工和正常使用时，可能出现的各种作用；在正常使用时，具有良好的作用性能；在正常维修和保护下，具有足够的耐久性能：在偶然事件（如地震，爆炸，撞击等）发生实际发生后，仍能保持所需的整体稳定性。度量结构可靠性的数量指标称为结构可靠度即为：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。结构的设计、施工和使用过程中存在大量的随机不确定性因素；荷载及结构

土木工程结构可靠度理论与设计

土木工程结构可靠度理论与设计发表时间：2018-11-06T16:15:05.490Z 来源：《防护工程》2018年第18期作者：寇晖[导读] 可靠度又包括安全性、适用性、耐久性三个方面的问题，其是指在一定条件下，完成的土木工程结构功能达到预期的概率。其计算要综合各方面地质环境和其他因素共同分析。寇晖身份证号：429001198xxxx44992 摘要：在土木工程的结构设计中，首要考虑的便是可靠度的问题，可靠度又包括安全性、适用性、耐久性三个方面的问题，其是指在一定条件下，完成的土木工程结构功能达到预期的概率。其计算要综合各方面地质环境和其他因素共同分析。关键词：土木工程结构，可靠度由于土木工程施工环境复杂多样，故而影响其结构可靠性的因素也是千变万化，再加上受可能发生的地质变化、气候变化或是自然灾害的随机影响，对土木工程结构预期功能的工作效率不能直接盖棺定论，只能以概率来表示其可能拥有的工作效率，自然而然的就出现了了土木工程的可靠性问题。一、土木工程结构可靠度概述土木工程结构可靠度，是指在规定的条件下，规定的时间内，工程结构能够达到的安全性、适用性以及耐用性。其中安全性是指在施工过程中在各种施工环境下正常施工能给予施工人员的安全保障以及土木工程自身的抗灾害能力以及对高强度气候变化的耐受性两个方面，适用性则是指土木工程结构在完成后能达到预期功能，而耐久性是指在正常的后勤保障下能够正常使用的时间。简单来讲，土木工程结构可靠度就是指在特定是时间与空间条件下，该土木工程结构完成后能够达到预期功能的概率。也就是说，可靠度问题就是一个概率问题，其主要表达的是对投入的预期收入的概率性评价。土木工程可靠度的计算需要综合原材料质量与数理、预期荷载、相关参数、函数的数理准确性等因素来共同考虑，在土木工程学界将这些因工程变化而变化的具有随机性的因素称为基本变量，并且在长期的实践与改进中，对每一个基本变量学界经过大量的统计计算得出了一个恒定定的数理函数。二、土木工程结构可靠度的影响因素土木工程因需求而产生，其结构设计要充分考虑到雇主的需要，而后结合现场的实际情况，充分考虑到现场的地质状况与当地的气候环境等各项影响因素，才能设计出符合雇主需要且具有相当可靠性的土木工程结构。（一）土木工程结构的随机性在实际工作中，土木工程结构设计以及施工除了受地理气候环境的影响外，还受到原材料以及包括道路、机电工程等基础设施的限制。材料强度是考察结构材料可靠性的一种重要性能指标，指当材料受力时，材料每单位面积抵挡破坏的能力。可靠性要求材料具备安全稳定的性能。例如，混凝土是经过水泥、石料和水混合搅拌硬化而成的人造石材。水泥的质量和强度等级和使用的水量与使用水泥的配比是影响混凝土强度的重要因素。此外，对混凝土的养护条件和施工条件也会影响混凝土的强度性能。每一次土木工程施工，哪怕在同一地点同一时期进行的工程建设，由于施工原材料和基础设施的安装等不确定因素，同样的操作也可能出现不同的结果。例如原材料中的石料、砖瓦，不必说不同产地不同生产商的石料和砖瓦，即使是同一产地同一生产商生产的石料和砖瓦其检测出来的数据参数都有细微的差距。而其他的诸如钢材、水泥等原材料也是如此，这也就是原材料的随机性。（二）土木工程结构的模糊性模糊性，现实生活中很少有事物是完全确定的，任何事物都必定有其或大或小的模糊的地方，可能是某个概率、也可能是包含的某些因素，或者是与另一类似物品的界别中的某些因素，这些都是模糊可能存在的地方。在土木工程结构设计中，包含着大量的相对确定的客观因素和不少的相对模糊的客观因素或主观因素。例如土木工程施工过程中，设备使用是否安全，人员操作是否完全符合安全保障需要，材料是否适用于该部分建设，这些都是存在一定模糊性的，也正是这些模糊的因素，使得整个土木工程结构也具有相当的模糊性，影响着土木工程结构的可靠度。（三）土木工程结构的不完整性一项事物的功能不是该事物已经发生变完全产生的，就土木工程本身而言，其功能是随着结构的不断完善而出现的。这也就使得工作人员对其功能的评估由于结构的不完整而难以准确进行。而这种不完整性，也是影响着土木工程结构可靠性的一大重点。在实际工程施工中，这种不完整性使得工作人员难以做出准确的功能评价，在面对突发事件时很难采取最正确的应对方案。同时，由于自身的不完整，土木工程本身的功能也可能出现部分缺失，在面对诸如暴雨、强风甚至是地震等外来的具有破坏力的因素干扰时可能抵抗效果无法达到预期设计，从而影响最终建成时的工程质量，从而影响土木工程结构的功能。三、提高土木工程结构可靠性的建议土木工程结构可靠度的存在，说明这其还无法达到完美或者接近完美的程度。那么在工程设计与施工中一定存在一些控制与改善的措施，从而提高可靠度或者使可靠度变得精准便于计算得失从而做出决策规避损失。（一）进行技术革新近几年，我国的建筑业仍处在高速发展的黄金时期，虽然其未然如何难以确定，但就现阶段而言，随着各项建设的不但进行，我仍有非常多的土木工程在进行或者计划进行。但高速发展也不是没有代价的，高速发展也就意味着很多基础建设或者基础技术有可能跟不上其发展的步伐。至少我国建筑业目前是如此。当前我国建筑行业采用的施工技术和施工手段以及原材料都有很多没有达到国际一流水准的地方，这也是当前我国急需改进的地方。也因此，此时的技术革新将带来更大的进步同时也能为建筑业的稳定发展提供更坚实的基础。（二）规范设计标准当前我国土木工程建设虽然发展迅速，但目前我国却没有一套完整的经得起考验的土木工程结构设计标准。因此，为了能够更好的规范我国的土木工程结构设计，也为了使得我国土木工程建设行业更加系统规范便于管理。我国可以适当借鉴国外的优秀标准制度，制定我国的设计标准，并在此基础上加强我国土木工程设计行业的管理，从设计管理层面进一步提高土木工程结构设计的可靠性。结束语

可靠性理论与方法报告

可靠性理论与方法报告报告名称：复杂系统的可靠性分析姓名：杨天元学号：u200910106 班级：统计0902班

摘要在本文中，先后对串联系统稳定性、并联系统稳定性以及复杂系统稳定性进行了较为详细的理论分析。并利用matlab进行相应的仿真，以验证理论计算的结果，同时还对三类系统进行了相应的灵敏度分析。在串联系统中，系统的可靠性等于各部件可靠性之积。在串联系统可靠性灵敏性分析中发现，串联系统稳定性对可靠性最低的部件最为敏感。在并联系统中，系统的失效率等于各部件均失效的概率，并联系统中的关键部件是可靠性最高的部件。在复杂系统中，系统可靠性可由串联系统、并联系统可靠性的计算方法组合而得到，在灵敏度分析中发现，复杂系统可靠性对那些较为“薄弱”的部件的依赖性较大，具体来说，在串联系统中的薄弱部件是可靠性较低的部件，在并联系统中的薄弱部件是可靠性较高的部件。关键字：串联系统，并联系统，复杂系统，可靠性，灵敏性分析

目录摘要 .................................................................................................................................................. I I 1 序言 . (1) 可靠性数学 (1) 可靠性物理 (1) 可靠性工程 (2) 可靠性教育和管理 (2) 2 串联系统可靠性分析 (3) 串联系统 (3) 仿真 (3) 串联系统性能灵敏性分析 (6) 3 并联系统可靠性分析 (9) 并联系统 (9) 仿真 (9) 并联系统灵敏性分析 (12) 4 复杂系统可靠性分析 (15) 复杂系统 (15) 仿真 (16) 复杂系统灵敏性分析 (19) 总结与展望 (21)

结构可靠性复习题及答案

一﹑单项选择题 1．我国现行规范中一般建筑物的设计使用年限为 C A．5年 B。25年 C．50年 D。100年 2.对普通房屋和构筑物，《建筑结构可靠度设计统一标准》给出的设计使用年限为C A．5年 B。25年 C．50年 D。100年 3．对临时性结构，《建筑结构可靠度设计统一标准》给出的设计使用年限为A A．5年 B。25年 C．50年 D。100年 4．我国现行建筑规范中设计基准期为C A．10年 B。30年 C．50年 D。100年 5. 现行《建筑结构荷载规范》规定的基本风压值的重现期为B A.30年 B.50年 C.100年 D.150年 6. 称确定可变作用及与时间有关的材料性能的

取值而选用的时间参数为 A A. 结构设计基准期 B. 结构设计使用年限 C. 结构使用年限 D. 结构全寿命 7.下面哪一个变量不是随机变量？ D A．结构构件抗力 B．荷载最大值T Q C．功能函数Z D．永久荷载标准值8．结构可靠性是指D A．安全性 B。适用性 C．耐久性 D。安全性﹑适用性和耐久性的总称 9．在结构可靠度分析中，描述结构的极限状态一般用 A A．功能函数 B。极限状态方程C．可靠度 D。失效概率10．裂缝超标破坏属于哪个极限状态范畴.B A．承载力极限状态 B. 正常使用极限状态 C. 稳定极限状态 D. 强度极限状态

11．规定时间规定条件预定功能相同时，可靠指标越大，结构的可靠程度A A.越高 B.越低 C.不变 D.视情况而定 12. 结构的失效概率与可靠度之和A A.等于1 B.大于1 C.小于1 D.不确定 13．当功能函数服从哪一个分布时，可靠指标与失效概率具有一一对应关系。 A A．正态分布 B。均匀分布 C．极值分布 D．指数分布 14. 结构的失效概率f P与结构抗力R和荷载效应S的概率密度干涉面积。D A.无关 B.相等 C.有关 D. 有关，但不相等 15. 静定结构体系可用下列逻辑模型表示。B A．并联模型 B．串联模型 C．并串联模型 D．串并联模型 16．若结构系统的任一单元失效，则该系统失效，此类结构系统可用哪个模型表示A A．串联模型 B。并联模型

王玉玺-212015472-机械与结构系统的可靠性概述

《机械与结构系统的可靠性》课程总结授课教师：刘电霆教授学生姓名：王玉玺班级：机械工程15级学号：212015472 1 机械可靠性设计原理 1.1安全系数设计法与可靠性设计方法安全系数设计法主要指的是产品的设计主要满足产品使用要求和保证机械性能要求。机械结构在承受外在载荷后，计算得到的应力小于该结构材料的许用应力，然后计算塑性材料静强度及脆性材料静强度，最后计算疲劳强度时。可靠性设计：结构可靠性和机构可靠性机械可靠性设计：定性可靠性设计和定量可靠性设计 1.2应力强度干涉理论及可靠度计算可靠性设计理论的基本任务：在故障物理学研究的基础上，结合可靠性试验以及故障数据的统计分析，提出可供实际计算的物理数学模型及方法，如图一所示。图一可靠度的计算方法有：数值积分法（已知应力和强度的概率密度函数f(s)和f(S)时，进行数值积分，求出可靠度R(t)，基于Simpson法则并且利用计算机软件）；应力——强度干涉模型法；功能密度函数积分法；蒙特卡洛模拟法。 2 机械系统可靠性设计机械系统可靠性设计主要分为可靠性预测设计和可靠性分配两个方面。2.1可靠性预测设计系统可靠性预计是在方案设计阶段为了估计产品在给定的工作条件下的可靠性而进行的工作。根据系统、部件、零件的功能、工作环境及其有关资料，推

测给系统将具有的可靠度。是一个由局部到整体、由小到大、由下到上的过程，是一种综合的过程。实现步骤为： 1）对被预计的系统做出明确定义 2）确定分系统 3）找出影响系统可靠度的主要零件 4）确定各分系统中所用的零部件的失效率 5）计算分系统的失效率 6）定出用以修整各分系统失效率基本数值的修正系数。 7）计算系统失效率的基本数值 8）定出用以对系统失效率的基本数值进行修正的修正系数 9）计算系统的失效率 10）计算系统的可靠度 2.2可靠性分配可靠性分配指的是把系统的可靠性指标按一定的原则合理地分配给分系统和零部件的方法。分配基本原则为： 1）对于改进潜力大的分系统或部件，分配的指标可以高一些。 2）由于系统中关键件发生故障将会导致整个系统的功能受到严重影响，因此关键件的可靠性指标应分配得高一些。 3）在恶劣环境条件下工作的分系统或部件，可靠性指标要分配得低一些。 4）新研制的产品，采用新工艺、新材料的产品，可靠性指标也应分配的低一些。 5）易于维修的分系统或部件，可靠性指标可以分配的低一些。 6）复杂的分系统或部件，可靠性指标可以分配的低一些。 3 故障模式影响分析 3.1 故障模式影响及危害性分析 3.1.1故障模式影响及危害分析（FMECA）通过分析系统中各个零部件的所有可能的故障模式及故障原因以及对系统的影响，并判断这种影响的危害度有多大，从而找出系统中潜在的薄弱环节和关键的零部件、采取必要的措施，以避免不必要的损失和伤亡。 3.1.2故障模式影响分析（FMEA）只作故障模式影响分析，不作危害性分析。 3.2故障树分析故障树分析法的步骤： 1）建立故障树 2）建立故障树的数学模型 3）进行系统可靠性的定性分析 4）进行系统可靠性的定量分析故障树分析法的优点： 1）图文兼备，表达清晰，可读性好，便于交流 2）是工程技术人员故障分析思维流的图解，易于掌握

论述可靠性理论在国内外规范中的应用情况

论述可靠性理论在国内外规范中的应用情况 1 引言工程结构的安全性历来是设计中的重大问题，这是因为结构工程的建造耗资巨大，一旦失效不仅会造成结构本身和人民生命财产的巨大损失，还往往产生难以估量的次生灾害和附加损失。结构安全性的设定是一个涉及国家政策、经济发展水平、社会文化背景、历史传统等多方面的问题，在相当程度上反映在一个国家的设计规范中。 2 涉及结构可靠性的国际机构、标准和大型会议 2.1国际标准化组织ISO与国际标准ISO 2394 ISO是由世界上148个国家组成的国际标准机构，是一个非政府组织，遵循一个国家为一个代表的原则。1947年2月23日成立，总部设在瑞士日内瓦。 ISO/TC 98为结构设计基础委员会，该委员会的职责是从总体上分析和协调制订有关结构(包括钢、砖石、混凝土、木等)可靠性的基本要求。所以说ISO/TC 98是协调、组织建筑和土木工程领域国际标准的一个机构。其主要工作领域为：结构可靠性中的术语和符号(ISO/TC98/SCI)结构可靠性(ISO TC 98/ SC 2)结构上的荷载、力及其他作用(ISO/TC 98/ SC 3) ISO'TC 98/SC 2目前编制的国际标准包括ISO2394: 1998《结构可靠性总原则》，ISO 10137 : 1992《结构设计基础一建筑物抗振适用性》，ISO 12491:1997《建筑材料和构件质量控制中的统计方法》和ISO/ FDIS 13822《结构设计基础一已有结构评定》。 ISO 2394 : 1998《结构可靠性总原则》是一本关于结构可靠性设计方法的国际标准。1986年的版本只有十几页，而1998年的版本有六十多页，内容增加很多，如增加了疲劳可靠性、已有结构可靠性评估、基于试验的结构可靠性设计等方面的内容，有些方面的内容也更加详尽，如引进了结构使用年限的概念、环境影响等与结构耐久性有关的内容。ISO 2394 在国际上有很大影响，许多国家有关规范编制、修订都参考了该标准。 2.2国际结构安全度联合会JCSS与概率模式规范 1971年，协调六个国际土木工程协会活动的联络委员会创建了国际结构安全度联合会JCSS。JCSS先后起草并出版了多个有关结构安全性的文件，这些文件成为编制不同类型结构设计和建造指导文件的背景材料，其中包括ISO文件、CEB和ECCS模式规范。1985年JCSS 改组后制定的主要工作目标是： a)将新的基础科学知识转化为规范编制前可以应用的原理。

宁波大学结构可靠性设计基础考试复习题

一﹑单项选择题 1．我国现行规范中一般建筑物的设计使用年限为 A ．5年 B 。25年 C ．50年 D 。100年 2.对普通房屋和构筑物，《建筑结构可靠度设计统一标准》给出的设计使用年限为 A ．5年 B 。25年 C ．50年 D 。100年 3．对临时性结构，《建筑结构可靠度设计统一标准》给出的设计使用年限为 A ．5年 B 。25年 C ．50年 D 。100年 4．我国现行建筑规范中设计基准期为 A ．10年 B 。30年 C ．50年 D 。100年 5. 现行《建筑结构荷载规范》规定的基本风压值的重现期为 A.30年 B.50年 C.100年 D.150年 6. 称确定可变作用及与时间有关的材料性能的取值而选用的时间参数为 A. 结构设计基准期 B. 结构设计使用年限 C. 结构使用年限 D. 结构全寿命 7.下面哪一个变量不是随机变量？ A ．结构构件抗力 B ．荷载最大值 T Q C ．功能函数Z D ．永久荷载标准值 8．结构可靠性是指 A ．安全性 B 。适用性 C ．耐久性 D 。安全性﹑适用性和耐久性的总称 9．在结构可靠度分析中，描述结构的极限状态一般用 A ．功能函数 B 。极限状态方程 C ．可靠度 D 。失效概率 10．裂缝超标破坏属于哪个极限状态范畴. A ．承载力极限状态 B. 正常使用极限状态 C. 稳定极限状态 D. 强度极限状态 11．规定时间规定条件预定功能相同时，可靠指标越大，结构的可靠程度 A.越高 B.越低 C.不变 D.视情况而定 12. 结构的失效概率与可靠度之和 A.等于1 B.大于1 C.小于1 D.不确定 13．当功能函数服从哪一个分布时，可靠指标与失效概率具有一一对应关系。 A ．正态分布 B 。均匀分布 C ．极值分布 D ．指数分布 14. 结构的失效概率 f P 与结构抗力R 和荷载效应S 的概率密度干涉面积。

可靠性理论基础知识

可靠性理论基础知识 1.可靠性定义我国军用标准GIB 451A-2005《可靠性维修性保障性术语》中，可靠性定义为：产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。 “规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。 “规定时间”是指产品规定了的任务时间。 “规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。可靠性的评价可以使用概率指标或时间指标，这些指标有：可靠度、失效率、平均无故障工作时间、平均失效前时间、有效度等。典型的失效率曲线是浴盆曲线，其分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。早期失效期的失效率为递减形式，即新产品失效率很高，但经过磨合期，失效率会迅速下降。偶然失效期的失效率为一个平稳值，意味着产品进入了一个稳定的使用期。耗损失效期的失效率为递增形式，即产品进入老年期，失效率呈递增状态，产品需要更新。 1.1可靠性参数 1、失效概率密度和失效分布函数失效分布函数就是寿命的分布函数，也称为不可靠度，记为)(t F 。它是产品或系统在规定的条件下和规定的时间内失效的概率，通常表示为 )()(t T P t F ≤= 失效概率密度是累积失效概率对时间t 的倒数，记为f(t)。它是产品在包含t 的单位时间内发生失效的概率，可表示为)() ()('t F dt t dF t f ==。 2、可靠度可靠度是指产品或系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的概率。可靠度是时间的函数，可靠度是可靠性的定量指标。可靠度是时间的函数，记为 )(t R 。通常表示为?∞ =-=>=t dt t f t F t T P t R )()(1)()( 式中t 为规定的时间，T 表示产品寿命。 3、失效率已工作到时刻t 的产品，在时刻t 后单位时间内发生失效的概率成为该产品时刻 t 的失效率函数，简称失效率，记为)(t λ。) (1) ()()()()()(''t F t F t R t F t R t f t -===λ。 4、不可修复的产品的平均寿命是指产品失效前的平均工作时间，记为MTTF （Mean Time To Failure)。?∞ =0)(dt t R MTTF 。 5、平均故障间隔时间（MTBF ）

结构可靠度基本理论

结构可靠度基本理论摘要：目前，在结构工程领域，人们越来越认识到，只有用概率和统计的方法，才能正确地处理结构设计和分析中存在的大量不确定因素，从而对结构的安全性做出科学的评估。近三十年来，结构可靠性理论得到了迅速的发展。它以概率论和统计学为数学工具，形成了一个相当完整的理论体系，它还发展了许多便于在工程实际中应用的计算方法，为结构安全性评估提供了强有力的手段。关键词：疲劳失效、可靠度、可靠性指标长期以来，在船舶与海洋工程领域，对结构的疲劳现象已进行了大量的研究，并在此基础上建立了可供实际应用的疲劳设计与分析方法。通常，结构的疲劳损伤和疲劳寿命采用Miner 线性累计损伤理论和S—N 曲线来计算。近年来，更为先进的断裂力学方法也越来越受到重视，并逐步得到了应用。目前，这两种方法已成为船舶与海洋工程结构疲劳设计与分析的两种相互补充的基本方法。但是，这两种方法以往都是在确定性的意义上使用的，在分析过程中，有关的参数都认为有确定的数值。而事实上，船舶与海洋工程结构的疲劳是一个受到大量因素影响的极其复杂的现象，大多数的影响因素从本质上说是随机的。例如，海洋中的波浪无规则地运动，由此引起结构内的交变应力就是一个随机过程。一艘船或海洋平台，用确定性方法进行疲劳分析时，若有关参数都取均值，那么计算所得的疲劳寿命可能是规定的设计寿命的数倍甚至数十倍。从表面上看，可以认为是充分安全的。但是，若考虑到各参赛的不确定性，在同样的条件下，疲劳寿命大于设计寿命的概率却可能很低，实际上并不能满足安全性的要求。

在结构可靠性理论中，各种影响结构安全的不确定因素都用随机变量或随机过程来描述；在充分考虑这些不确定因素的基础上，一个结构安全与否，用该结构在规定服务期内不发生破坏的概率来度量，这一概率称为结构的可靠度。很显然，对于受到大量不确定因素影响的船舶与海洋工程结构的疲劳问题，用结构可靠度理论来加以研究是非常适当的，可以对结构在疲劳方面的安全性做出比用确定性方法更加合理的评估。下面我将从以下几个方面来介绍我学到的结构可靠度基本理论：极限状态在工程实际中，结构受载后的响应必须满足一定的要求，例如安全性的要求、适应性的要求，或其他一些衡准。结构的极限状态定义为若超过此状态，结构就不能满足某一特定的要求。结构的极限状态主要有两类：一类是承载能力极限状态，它与结构的安全性要求有关，如屈服、失稳、疲劳、断裂等引起的结构破坏的状态；另一类是正常使用极限状态，它与结构的适应性要求有关，如过度的变形、过度的振动等导致结构不能正常使用的状态。结构超过极限状态称为“失效”，因此极限状态又称为“失效模式” 失效概率和可靠度结构可靠性分析的任务就是要计算在规定时间内结构超过极限状态的概率，这一概率成为“失效概率”。可把在规定时间内结构不达到极限状态的概率定义为结构的“可靠度”。若用

可靠度理论及应用

建筑物改造可靠度分析及结构可靠度理论的应用现状及发展趋势刘宏伟，吴胜兴, 唐业清,韩宁旭（东北大学资源与土木学院李盼 1101625）摘要：已有建筑结构的可靠性鉴定及加固技术是综合性较强的研究领域，涉及多学科与较宽知识面，研究难度较大。但开展本课题研究具有广泛的市场应用前景和产业化转化途径。同时简要叙述了结构可靠度设计理论的发展历史和结构设计方法的演变过程。对目前可靠度研究中的抗力随时间变化的结构可靠度；腐蚀环境下结构的可靠度：已有结构的可靠度评估和最佳维修决策：结构动力可靠度方面等方面的研究现状加以评述。提出了结构可靠度理论研究的发展趋势。关键词:已有建筑;可靠性鉴定;加固;模糊评判法;层次分析法_；结构工程；可靠度；应用现状；发展趋势对已有建筑结构的维修加固改造业是二十一世纪最受欢迎的九大行业之一，受维修改造需求的驱动和现代化技术的发展，已有建筑结构的可靠性鉴定与加固改造技术作为一门新的学科正在逐渐形成并迅速发展。本文在研究近十年来结构可靠性鉴定与加固技术发展的基础上，结合多项工程鉴定加固工作实际，对已有建筑结构的可靠性鉴定和加固技术进行了系统的分析和理论探讨。研究主要内容有: 1、概括论述了国内外加固改造业的发展;简要介绍了结构可靠度理论发展和研究现状;介绍了己有建筑结构可靠性鉴定和维修加固方法的发展;有针对性提出了现行建筑物鉴定、加固工作发展方向。 2、简明扼要地介绍了结构可靠性理论基本知识及用一次二阶矩分析计算结构构件可靠度计算方法;对已有建筑与拟建建筑的可靠性的不同之处进行了对比;分析了已有结构的荷载、抗力问题;建立了已有建筑结构失效概率与可靠度指标间对应关系，简要给出了己有结构可靠性判定的基本计算原则和方法。【1】 3、论述了已有建筑可靠性鉴定与拟建建筑设计区别，可靠性鉴定中结构力学分析和构件校核原则;系统介绍了现行国家可靠性鉴定标准中评定体系和评定方法【2】;对现行鉴定体系的基本原则和适用性进行了分析，并结合工程鉴定实例说明结构安全性鉴定程序及具体方法。 4、研究了模糊综合评判法及层次分析法基本理论;将模糊评估方法引入结构可靠性分析领域，并建立了结构可靠性评价的多级评价模型i 【3,4】。通过用层次分析法确定各层构件在结构体系中的权重，建立了以结构构件权重系数评价结构安全性等级的评判模型。 5、综合分析已有建筑结构加固设计的基本原则;以棍凝土结构加固为例，对加固结构中的新旧材料共同工作问题进行了研究;对加大截面加固法、外包型钢加固法、粘贴纤维复合材料加固法、粘贴钢板加固法的加固机理、计算方法进行了介绍【5】。并结合加固工程实例，对粘贴纤维复合材料及粘贴钢板加固法的设计方法进行了分析。

结构可靠性理论的现状与发展

结构可靠性理论的现状与发展 1.引言工程结构设计的主要目的在于以最经济的途径来满足建筑物的功能要求，而可靠度是满足这一目的的有效控制参数。可靠度理论是在20世纪40年代开始提出的。最早源于军事需要用来提高电子元件的可靠度。将可靠度理论引入结构工程并加以发展无疑是结构工程学科的重大进展之一，并在许多方面得到成功应用。我国对结构可靠度理论的研究工作开展得较晚。20世纪60年代土木工程界曾广泛开展过结构安全度的研究和讨论；20世纪70年代把半经验半概率的方法用于结构设计规范中，并于1980年提出《结构设计统一标准》，从此，结构可靠度理论的应用才在国内开展。结构可靠性通常定义为：在规定的使用条件和环境下，在给定的使用寿命期间，结构有效地承受载荷和耐受环境而正常工作的能力。结构可靠性的数t指标通常用概率表示，称为结构可靠度。结构可靠性是一个广义概念，通常包含结构的安全性、适用性和耐久性三个方面。为保证结构的可靠性，首先要研究建造结构所使用材料的各项力学性能，结构上各种作用的特性，结构的内力分析方法及结构的破坏机理，除此之外，还要做到精心设计，选取合理的结构布置方案和保证结构具有明确的传力路径；精心施工，严格按照施工规程进行操作；正常使用，按设计要求使用结构并进行正常维护。然而，即便如此，也不能保证结构绝对的安全或可靠，这是因为在结构的设计、建造和使用过程中，还存在着种种影响结构可靠性的不确定性。即随机性、模糊性和知识的不完善性，合理、正常的设计、施工和使用只是保证结构具有一定可靠性的前提和基本条件。自20世纪20年代起，国际上开展了结构可靠性基本理论的研究，并逐步扩展到结构分析和设计的各个方面，包括我国在内，研究成果已应用于结构设计规范，促进了结构设计基本理论的发展。本文将基于大量的研究文献，从结构可靠性分析方法、结构体系可靠度、结构承载能力与正常使用极限状态可靠度、结构疲劳与动力可靠度、钢筋混凝土结构施工期与老化期可靠度五个方面对国内外工程结构可靠度理论和应用的发展现状作概括性地介绍， 2.结构可靠性分析方法 2.1 一次二阶矩法在实际工程中，占主流的一次二阶矩法应用相当广泛，已成为国际上结构可靠度分析和计算的基本方法。其要点是非正态随机变量的正态变换及非线性功能函数的线性化由于将非线性功能函数作了线性化处理，所以该类方法是一种近似的计算方法，但具有很强的适用性，计算精度能够满足工程需求。均值一次二阶矩法、改进的一次二阶矩法、Jc法、几何法都是以一次二阶矩法为基础的可靠度计算方法。 (1)均值一次二阶矩法。早期结构可靠度分析中，假设线性化点x 0t 就是均值点 m ，而由此得线性化的极限状态方程，在随机变量X t (i=1，2，?，n)统计独立的条件下，直接获得功能函数z的均值m x 及标准差σ x ，由此再由可靠指标β的定义求取 β= m x／σx。该方法对于非线性功能函数，因略去二阶及更高阶项，误差将随着线

随机结构系统可靠性分析与优化

编辑推荐本书的主要内容包括：绪论；结构系统可靠性的基本理论；随机有限元法；结构系统失效模式的形成及可靠性分析；结构系统强度可靠性分析；结构系统刚度可靠性分析；结构系统可靠度的敏度分析；结构系统基于可靠性的优化设计；结构系统可靠性的专题研究等。本书的特点在于重点介绍随机结构系统(如大型桁架、框架、板架、梁板及薄壁结构等)的可靠性分析，失效过程的处理及基于可靠性的优化设计的基本理论和方法。内容新颖，基本上反映了近期我们的研究成果。给出的理论公式侧重于工程上的应用，尽量略去繁琐的推导，并有数值例题及专题研究加以说明。撰写过程中，力求做到基本概念清晰、重点突出、实用性强。本书可供从事工程结构分析与设计的工程设计人员，大专院校相关专业的教师、研究生及本科生使用。本书简介本书以现代可靠性理论为基础，系统阐述了随机结构系统(如大型桁架、框架、板架、梁板及薄壁

结构等)的可靠性分析及基于可靠性的优化设计的基本理论和方法。给出的理论公式侧重于工程上的应用，尽量略去繁琐的推导，并有数值例题及专题研究加以说明。本书可供从事可靠性与优化设计的研究人员，从事工程结构分析与设计的工程技术人员，以及大专院校相关专业的教师、研究生和本科生使用。目录第1章绪论　1.1 结构系统可靠性的基本概念　1.2 结构系统的可靠性分析　1.3 结构系统基于可靠性的优化设计　1.4 结构系统可靠性分析与优化设计的历史发展第2章结构系统可靠性的基本理论　2.1 载荷和抗力变量的概率模型　2.2 可靠性指标均值的一次二阶矩（FDSM）　2.3 可靠性指标的改进一次二阶矩（AFOSM）　2.4 可靠性指标的二次二阶矩（SOSM）　2.5 蒙特卡罗（Monte—Carlo）法　2.6 可靠性计算方法的比较　2.7 载荷组合模型第3章随机有限元法　3.1 引言　3.2 随机有限元法研究现状综述　3.3 随机场的表示　3.4 随机有限元的基本方程　3.5 随机有限元法在随机结构分析中的应用　3.6 随机有限元法的发展前景及发展方向第4章结构系统失效模式的形成及可靠性分析　4.1 结构元件的承载能力　4.2 静定结构的失效分析　4.3 静不定结构的失效分析　4.4 桁架结构失效模式的可靠性指标与失效模式间的相关系数　4.5 薄壁结构失效模式的可靠性指标与失效模式间的相关系数　4.6 平面框架结构失效模式的可靠性指标及失效模式间的相关系数　4.7 板架结构失效模式的安全余量和可靠性指标　4.8 增量荷载法形成结构的安全余量第5章结构系统强度可靠性分析　5.1 失效路径和失效模式数　5.2 分枝限界法　5.3 提高分枝限界法的若干策略　5.4 一种基于增量载荷法判别主要失效模式的方法　5.5 系统可靠性的计算方法第6章结构系统刚度的可靠性分析　6.1 完整结构系统的刚度可靠性　6.2 不完整结构系统的刚度可靠性第7章结构系统可靠度的敏度分析　7.1 结构系统可靠度（β）、结构系统失效概率（P）对设计变量的偏导数　7.2 失效模式可靠度、相关系数及失效概率对设计变量的偏导数

可靠性理论模拟题

《可靠性理论》模拟题（补）一.名词解释 1.可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 2. 可靠性设计：系统可靠性设计是指在遵循系统工程规范的基础上，在系统设计过程中，采用一些专门技术，将可靠性“设计”到系统中去，以满足系统可靠性的要求。 3. 最小割集和最小径集：最小割集就是引起顶上事件发生所必需的最低限度的割集。最小径集就是顶上事件不发生所需的最低限度的径集。 4. 网络：连接不同点之间的路线系统或通道系统。 5.广义可靠性：广义可靠性是指产品在其整个寿命期限内完成规定功能的能力，它包括可靠性（即狭义可靠性）与维修性。 6.可靠性指标分配：指根据系统设计任务书中规定的可靠性指标（经过论证和确定的可靠性指标），按照一定的分配原则和分配方法，合理的分配给组成该系统的各分系统、设备、单元和元器件，并将它们写入相应的设计任务书或经济技术合同中。 7. 降额设计：使元器件或设备工作时所承受的工作应力（电应力或温度应力），适当低于元器件或设备规定的额定值，从而达到降低基本故障率、提高使用可靠性的目的。 8. 人机系统：指人与其所控制的机器相互配合,相互制约,并以人为主导而完成规定功能的工作系统。二.填空题 1.可靠性的定义包含有五个方面的内容，它们是：对象、使用条件、使用期限、规定的功能、概率等。 2.由三种失效率曲线所反应，表现产品在其全部工作过程中的三个不同时期分别是：早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。 3.对于可修复的产品，其平均无故障工作时间或平均故障间隔称为平均寿命。 4.失效率函数为常数λ时，可靠度函数表达式可写为： t e t Rλ- = )(。 5.系统进行可靠度分配时，若已知各元件的预计失效率，而进行分配的方法称为阿林斯分配法。 6.简单求解网络可靠度的常用方法有状态枚举法、全概率分解法、最小割集法、最小径集法、不交布尔代数运算规则。 7.割集和径集中反应导致顶上事件发生所必需的最低限度的是最小割集；反应顶上事件不发生所需的最低限度的是最小径集。 8.常用的可靠性特征量有：可靠度、失效率、平均寿命、可靠寿命等。 9.产品失效率曲线一般可分为：递减型失效率曲线、恒定型失效率曲线、递增型失效率曲线。

结构可靠度理论在桥梁工程中的应用

工程管理 95 企业家天地 0结构可靠度理论在桥梁工程中的应用杨敏李玉荣摘要:随着可靠度理论的发展与成熟,结构可靠度理论在桥梁工程中的应用也得到了长足的发展,在各个方面都有所突破。本文介绍了可靠度理论在桥梁工程中的应用,特别介绍了大跨度桥梁风振可靠度研究进展。关键词:结构可靠度;桥梁工程;应用进展中图分类号:T B114.2 文献标识码:A 文章编号:CN 43-1027/F(2011)04-095-02 作者:重庆市实力公路开发有限公司;重庆,401147 一、结构可靠度计算方法结构可靠度的计算方法是可靠度理论中的一个重要研究内容,它直接关系到结构可靠度理论在工程中的应用。计算结构的可靠度,首先要获得结构的功能函数,但是,在实际问题中,结构的功能函数可能是非线性函数,且大多数基本变量不服从正态分布,在这种情况下,结构的功能函数一般也不服从正态分布,因而不能通过概率直接积分计算结构的可靠度。这时需要进行结构可靠度的近似计算。近似概率法是计算可靠度的常用方法,它通常仅用各基本变量的平均值(一阶原点矩)和方差(二阶中心矩)来描述其统计特征,而且,当功能函数为非线性时,也都按线性化处理,故亦将其称为一次二阶矩法。该法可将一个复杂的多重积分问题转化为一个简单的数值计算问题,计算效率高。当然,这些计算方法都是针对功能函数具有明确表达式的情况。而实际工程中,由于结构本身构造复杂,往往不能给出功能函数的明确表达式,若直接应用上述方法就会遇到困难。所以必须选取别的计算方法处理,如响应面法或随机有限元法。同时,在计算机高速发展的今天,也使蒙特卡罗法得以在可靠度分析中发挥作用。二、结构可靠度理论在桥梁工程中的应用进展现代桥梁向长、轻、柔方向发展,桥梁结构的可靠度分析就变得越来越重要。在经济与技术许可的情况下,对桥梁进行可靠度研究,可以使设计方案更加合理经济,桥梁的技术改造决策更加科学,从而提高桥梁的承载能力,延长其使用寿命及改善其安全性能。因此,对桥梁结构进行可靠度研究具有重要的社会意义、经济价值和广泛的应用前景。公路工程结构可靠度设计统一标准规定,桥梁结构必须满足下列功能要求: 缩钢筋网以外,还在连续段内布设预应力钢束。简支连续梁正弯矩区段及墩顶负弯矩区段按部分预应力混凝土A 类构件设计,各施工阶段和使用阶段的应力应满足规范要求,并应满足承载能力极限状态强度要求。采用桥梁博士程序计算配筋,钢束布置为:边跨边梁、中梁跨中分别布置33,30根?j15.24钢绞线;中跨边梁、中梁跨中分别采用27,24根?j15.24钢绞线;现浇段负弯矩钢束:边梁均布25根?j15.24钢绞线;中梁均布21根?j15.24钢绞线。负弯矩预应力钢索由支点分别往前后延伸10m 和14m 。四、变形计算与验算 (一)变形计算预应力混凝土连续T 梁的变形包括短期荷载和长期荷载作用下的挠度,其中,短期荷载作用下的挠度可采用规范规定的构件刚度用材料力学的方法计算;长期荷载作用下的挠度,可按该荷载下的初始弹性挠度乘以[1+ (t, )]求得, (t, )为徐变系数。在张拉过程随时注意上拱度的变化,张拉时弹性上拱值与计算误差按 0.5cm 控制(表1),张拉后对锚具及时作临时防护处理。注:表中括号外值对应于钢柬张拉完成时,括号内值对应于存梁一个月时。 (二)变形验算及预拱度设置 T 梁的预制要提早进行,为了防止预制梁上拱过大、减轻桥梁建成后呈波浪形对车辆行驶的影响,要求存梁期按30d 控制;为防止预制梁与现浇桥面混凝土由于龄期的不同而产生过大的收缩差,预制梁与现浇桥面混凝土时间差控制在60d 之内。存梁期密切注意梁的累计上拱值,若超过规定值,应采取控制措施。根据计算,边板、中板在恒载与汽车荷载作用下的挠度fg +y ,+f 汽>L/1600,均需设置预拱度。同时为保证现浇桥面板和沥青铺装层厚度,各预制T 梁的跨中设置在跨长范围内按二次抛物线变化的下预拱度(表2),预制梁纵向顶面线型与底面线型一致,以保证后期桥面混凝土现浇层的厚度。参考文献: [1]JT J023 85,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[s]. [2]JT J021 89,公路桥涵设计通用规范[s ]. (责任编辑:谢嵩)

可靠性的发展史

可靠性理论的发展史摘要：从可靠性的诞生开始，阐述了可靠性在各个时代的理论和应用上的状态；介绍了可靠性的基本内容、发展过程、研究现状和方法的各自特点；并提出了未来系统可靠性发展可能存在的问题。关键字：可靠性发展历史 Abstract: This essay introduces the states of theories and applications of reliability in each development periods from its birth; and introduces the basics, development, current situation and approaches of reliability study; and makes a discussion about the problems which might be faced in the future study. Keywords: Reliability, Development, History 可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性又可分为两种：一种是固有可靠性，是指产品在设计、制造过程中，产品对象已经赋予的固有属性，这部分的可靠性是在产品在设计开发时可以控制的；一种是使用可靠性，是指产品在实际使用过程中表现出来的可靠性，除了固有可选性的影响因素外，还需要考虑产品安装、操作使用、维修保障等各方面因素的影响。可靠性和质量不可分离，其前身是伴随着兵器的发展而诞生和发展。在公元前26世纪的冷兵器时期，到1703年英法两国完全取消长矛为止，前后经历了4000年发展成长的漫长过程中，人类已经对当时所制作的石兵器进行了简单检验。在殷商时代已有的文字记载中，就有关于生产状况和产品质量的监督和检验，对质量和可靠性方面已有了朴素的认识。热兵器的成熟期在国际上二战时期德国使用火箭和美国使用原子弹为标志。当时，德国发射的火箭不可靠及美国的航空无线电设备不能正常工作。德国使用V-2火箭袭击伦敦，有80枚火箭没有起飞就爆炸，还有的火箭没有到达目的地就坠落；美国当时的航空无线电设备有60%不能正常工作，其电子设备在规定的使用期限内仅有30%的时间能有效工作。二战期间，因可靠性引起的飞机损失惨重，损失飞机2100架，是被击落飞机的1.5倍。其实，与可靠性有关的数学基础理论很早就发展起来了。可靠性最主要的理论基础概率论早在17 世纪初就逐步确立；另一主要基础理论数理统计学在20世纪30 年代初期也得到了迅速发展；作为与工程实践的结合,除了三、四十年代提出的机械维修概率、长途电话强度的概率分布、更新理论、试件疲劳与极限理论的关系外，1939 年瑞典人威布

结构可靠性分析试卷及答案

（）成人高等教育本科课程考试试卷（A ）卷姓名：专业：年级：（本）科一﹑单项选择题（每小题2分，共40分） 1．我国现行规范中一般建筑物的设计使用年限为（） A ．5年 B 。25年 C ．50年 D 。100年 2.对普通房屋和构筑物，《建筑结构可靠度设计统一标准》给出的设计使用年限为（） A ．5年 B 。25年 C ．50年 D 。100年 3．对临时性结构，《建筑结构可靠度设计统一标准》给出的设计使用年限为（） A ．5年 B 。25年 C ．50年 D 。100年 4．我国现行建筑规范中设计基准期为（） 5． A ．10年 B 。30年 C ．50年 D 。100年 5. 现行《建筑结构荷载规范》规定的基本风压值的重现期为（） A.30年 B.50年 C.100年 D.150年

6. 称确定可变作用及与时间有关的材料性能的取值而选用的时间参数为（） A. 结构设计基准期 B. 结构设计使用年限 C. 结构使用年限 D. 结构全寿命 7.下面哪一个变量不是随机变量？（） A．结构构件抗力 B．荷载最大值TQ C．功能函数Z D．永久荷载标准值 8．结构可靠性是指（） A．安全性 B。适用性 C．耐久性 D。安全性﹑适用性和耐久性的总称 9．在结构可靠度分析中，描述结构的极限状态一般用（） A．功能函数 B。极限状态方程 C．可靠度 D。失效概率 10．裂缝超标破坏属于哪个极限状态范畴.（） A．承载力极限状态 B. 正常使用极限状态 C. 稳定极限状态 D. 强度极限状态 11．规定时间规定条件预定功能相同时，可靠指标越大，结构的可靠程度（）. A.越高 B.越低 C.不变 D.视情况而定 12. 结构的失效概率与可靠度之和（） A.等于1 B.大于1 C.小于1 D.不确定 13．当功能函数服从哪一个分布时，可靠指标与失效概率具有一一对应关系。（） A．正态分布 B。均匀分布 C．极值分布 D．指数分布 14. 静定结构体系可用下列逻辑模型表示。（）