工程结构可靠性理论发展综述

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关于滚珠丝杠副可靠性的研究综述

关于滚珠丝杠副可靠性的研究综述

第6期(总第217期)2019年12月机械工程与自动化M E C HA N I C A L ㊀E N G I N E E R I N G㊀&㊀A U T OMA T I O NN o .6D e c .文章编号:1672G6413(2019)06G0225G02关于滚珠丝杠副可靠性的研究综述郭晓琳,邢鹏飞(东北大学冶金学院,辽宁㊀沈阳㊀110000)摘要:滚珠丝杠进给系统的可靠性和定位准确性直接决定了高端装备的效率与定位精度.综述了学术界对滚珠丝杠副在静力学㊁运动学㊁动力学以及结合部位等领域的研究进展,指出了现阶段对于滚珠丝杠副的理论研究不够深入,为今后滚珠丝杠副的可靠性研究提供参考.关键词:滚珠丝杠副;可靠性;定位准确性中图分类号:T H 132㊀㊀㊀文献标识码:A收稿日期:2019G07G19;修订日期:2019G10G15作者简介:郭晓琳(1996G),女,山东东平人,在读硕士研究生,研究方向:材料失效与防护.0㊀引言滚珠丝杠副的基本结构主要由螺母㊁丝杆㊁滚道及滚动体等组成[1].滚珠丝杠副的主要失效形式为表面损伤失效㊁预紧失效㊁滚道剥落㊁严重变形㊁断裂失效㊁卡死等.近十年来,国内外对滚珠丝杠副的动力学特性进行了大量研究,促进了进给系统的快速发展.鉴于滚珠丝杠副工况和环境的复杂性,对其的理论研究和实验研究仍比较薄弱,因此急需对滚珠丝杠副开展大量的研究工作.滚珠丝杠进给系统的可靠性和定位准确性直接决定了高端装备的效率与定位精度,学术界日益重视对滚珠丝杠可靠性和定位准确性的研究与实践.近年来,学术界对滚珠丝杠的研究在静力学㊁运动学㊁动力学和结合部位等领域均取得了可观的进展.1㊀静力学研究滚珠丝杠副的静力学分析与轴承的静力学分析十分相似,基于H e r t z 接触理论,分析滚珠与丝杠滚道的接触特性及各结构参数对接触特性㊁定位精度㊁载荷分布的影响.B e l ya e vV G 等[2]把轴承的静力学模型应用到滚珠丝杠副的静力学分析中,提出了滚珠丝杠副间隙及接触角的计算公式.T a k a f u j iK 等[3]对滚珠丝杠副的接触变形进行了研究,给出了轴向位移变形的理论模型,求得预紧力下双螺母滚珠丝杠轴和螺母的轴向变形尺寸并通过实验进行验证.D a d a l a uA 等[4]提出一个通过建立滚珠丝杠副的参数化有限元模型,可以准确而又有效地求解不同尺寸规格滚珠丝杠副刚度的方法.程光仁等[5]对滚珠丝杠副进行了系统的介绍,其中包括对其接触变形的研究.2㊀运动学分析滚珠丝杠副的静力学分析没有考虑进给系统高速运转时接触角㊁接触变形和滑滚比等传动参数随时间变化的情况.基于滚道控制理论,Y o s h i d aT 等[6]提出了分析滚珠运动状态和载荷分布的方法,研究了不同尺寸和工况下的丝杠对滚珠运动状态的影响.H u J等[7]利用齐次变换矩阵建立了丝杠驱动机构的运动学模型,分析了滚珠与滚道接触点处的运动学特性和滑滚比.牟世刚等[8]通过考虑接触弹流润滑问题对滚珠丝杠副机构的运动学参数进行了研究.3㊀动力学研究3.1㊀固有特性研究固有特性研究包括计算系统的各阶固有频率㊁模态振型等,这是动力学分析需要首先解决的问题.众多学者通过对进给系统进行动力学建模,在系统频率㊁加速度㊁载荷㊁惯性力㊁扭转振动㊁刚度等方面对滚珠丝杠副进行了研究.Z h a n g H 等[9]考虑主轴箱组件的重力,对垂直方向布置的滚珠丝杠采用弹簧阻尼单元建立动力学模型并求解出系统的等效轴向刚度,分析了进给系统的固有频率和加速度传播方向的振动响应,相比于忽略重力影响情况,其值更接近于实际.Z h a n g J 等[10]采用集中参数法建立滚珠丝杠进给系统的等效动力学模型,研究了高加速下滚珠丝杠副承受来自移动组件的大惯性力,会导致运动学关节接触状态的改变,从而导致接触刚度的变化,因此应改变滚珠丝杠的动态特性,研究表明加速度达到一定值时,关节接触刚度显示出突然变化,系统能达到的最大加速度可以通过螺母关节和轴承关节两个关键加速度临界值的较小值判定.G a l l i n aP [11]通过一个二维模型对由螺杆和螺母组成的机械系统进行了振动分析,该模型表明可以通过更改系统的转动惯量来避免共振.3.2㊀动态响应研究过大的振动响应会显著影响滚珠丝杠副的定位精度,并产生大噪声,滚珠丝杠副主要应用于进给系统中.在对滚珠丝杠副的理论研究中,很多学者通过采用梁单元对丝杠进行建模,并将螺母和进给系统工作台等效为一个可以移动的质量单元.为了评估丝杠的剪切变形和转动惯量对进给系统动态特性的影响,丝杠用T i m o s h e n k o梁单元进行建模.D i m e n t b e r g FM[12]最先对旋转梁的动力学建模进行了理论研究.L e eC W 等[13]研究了匀速运转条件下且承受移动载荷的转轴的动力学特性,对转轴分别采用了瑞利梁㊁T i m o s h e n k o梁进行建模.在进给系统中,丝杠的振动会影响工作台的定位精度,所以丝杠的纵向振动和扭转振动是研究滚珠丝杠副运动精度不可忽略的影响因素.V i c e n t eD A等[14]把丝杠当作一个连续子系统建模,通过里兹级数近似得到一个N自由度模型,然后解耦成N个单自由度系统求得模态坐标位移场表达式.3.3㊀结合部位的动力学特性在滚珠丝杠的建模方法中,研究者们主要研究的是整体系统的性能,而对于具体构件一般只考虑刚体之间的相对位移关系.结合部位的动态特性参数是影响动力学性能的关键因素,根据统计,设备振动问题有60%以上源自结合部,所以,结合部的动态参数分析一直是国内外学术界的研究热点.C h e n JS等[15]建立了5自由度模型来模拟滚珠丝杠副结合部,对结合部的轴向㊁径向以及转角刚度进行了研究.Z a e h M F等[16]通过采用有限元法建立滚珠丝杠进给系统的力学模型来研究系统的刚度矩阵.蒋书运等[17]研究了滚珠丝杠进给系统中直线导轨结合部的动态刚度,研究表明结合部的刚度对高阶固有频率有显著的影响.朱坚民等[18]采用吉村允效法计算滚珠丝杠进给系统结合部的刚度,研究结果可为滚珠丝杠副的设计和参数优化提供理论依据.4㊀总结综上所述,虽然诸多学者侧重于不同的方面已经在静力学㊁动力学以及结合部位动力学等领域对滚珠丝杠副进行了研究,但部分领域的研究和分析还没有细致展开(与运动精度可靠性㊁灵敏度分析㊁结合部位动力学特性等有关的特性研究尚少),研究工作不够深入(动态刚度及运动精度㊁稳定性问题还没有完全搞清楚),没有形成系统规范的理论.鉴于滚珠丝杠副使用状况和环境的复杂性,仍然有必要考虑采用多因素的耦合来模拟实际工况,全面研究系统参数对滚珠丝杠副定位精度㊁稳定性和疲劳特性的影响,为滚珠丝杠副的设计和动态性能提升提供理论依据.参考文献:[1]㊀冯虎田.滚珠丝杠副动力学与设计基础[M].北京:机械工业出版社,2015.[2]㊀B e l y a e vV G,K o g a n AI.E f f e c to f g e o m e t r i c a l e r r o r so nb a l lc o n t a c t a n g l e i n b a l lGs c r e w t r a n s m i s s i o n s[J].M a c h i n e s a n dT o o l i n g,1973(5):25G29.[3]㊀T a k a f u j iK,N a k a s h i m aK.S t i f f n e s so fab a l l s c r e w w i t hc o n s ide r a t i o no fd ef o r m a t i o no f t h es c r e w,n e t a n ds c r e wt h r e a d.P r e l o a d e d d o u b l e n u t[J].J S M E I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l,1990,33(4):620G626.[4]㊀D a d a l a uA,M o t t a h e d iM,G r o hK,e t a l.P a r a m e t r i cm o d e l i n g o f b a l ls c r e w s p i n d l e s[J].P r o d u c t i o n E n g i n e e r i n g,2010,4(6):625G631.[5]㊀程光仁,施祖康,张超鹏.滚珠螺旋传动基础[M].北京:机械工业出版社,1987.[6]㊀Y o s h i d a T,T o z a k i Y,M a t s u m o t o S.S t u d y o n l o a dd i s t r i b u t i o n a n d b a l l m o t i o n o f b a l l s c re w[J].J a p a n e s e J o u r n a lo fT r i b o l o g y,2003,48(4):383G396.[7]㊀H uJ,W a n g M,Z a n T.T h e k i n e m a t i c s o f b a l lGs c r e w m e c h a n i s m sv i at h es l i d eGr o l lr a t i 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da n dV i b r a t i o n,2005,282:1025G1041.[12]D i m e n t b e r g F M.F l e x u r a lv i b r a t i o n so fs p i n n i n g s h a f t s [M].L o n d o n:B u t t e r w o r t h sP r e s s,1961.[13]L e eC W,K a t zR,U l s o y AG.M o d a l a n a l y s i s o f a d i s t r i b u t e d p a r a m e t e r r o t a t i n g s h a f t[J].J o u r n a l o f S o u n d a n dV i b r a t i o n,1987,122:119G130.[14]V i c e n t eD A,H e c k e rR L,F l o r e sG M.B a l l s c r e w d r i v e s y s t e m s:e v a l u a t i o n o fa x i a la n dt o r s i o n a ld e f o r m a t i o n s [J].M e cán i c aC o m p u t a c i o n a l,2009(28):3265G3277.[15]C h e nJS,H u a n g Y K,C h e n g C C.M e c h a n i c a lm o d e la n dc o n t o u r i n g a n a l y s i so fh i g hGs p e e db a l lGs c r e wd r i v es y s te m sw i t h c o m p l i a n c e e f f e c t[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fA d v a n c e d M a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y,2004,24(3G4):241G250.[16]Z a e hMF,O e r t l i T,M i l b e r g J.F i n i t e e l e m e n tm o d e l l i n g o f b a l l s c r e w f e e d d r i v es y s t e m s[J].C I R P A n n a l sGM a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y,2004,53(1):289G292.[17]蒋书运,祝书龙.带滚珠丝杠副的直线导轨结合部动态刚度特性[J].机械工程学报,2010,46(1):92G99.[18]朱坚民,张统超,李孝茹.基于结合部刚度特性的滚珠丝杠进给系统动态特性分析[J].机械工程学报,2015,51(17):72G82.S u m m a r y o fR e s e a r c ho nR e l i a b i l i t y o fB a l l S c r e wP a i r sG U OX i a oGl i n,X I N GP e n gGf e i(S c h o o l o fM e t a l l u r g y,N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y,S h e n y a n g110000,C h i n a)A b s t r a c t:T h e e f f i c i e n c y a n d p o s i t i o n i n g a c c u r a c y o f h i g hGe n de q u i p m e n t i sd e t e r m i n e db y t h e r e l i a b i l i t y a n d p o s i t i o n i n g a c c u r a c y o f b a l l s c r e wf e e d s y s t e md i r e c t l y.T h i s p a p e r r e v i e w s t h e r e s e a r c h p r o g r e s s i n t h e f i e l do f s t a t i c s,k i n e m a t i c s,d y n a m i c s,a n db o n d i n g s i t e s o f b a l l s c r e w s i n t h e a c a d e m i cw o r l d.I t i s p o i n t e do u t t h a t t h e t h e o r e t i c a l r e s e a r c ho n t h e b a l l s c r e w p a i r i s n o t d e e p e n o u g ha t t h i s s t a g e.P r o v i d e r e f e r e n c e f o r t h e r e l i a b i l i t y r e s e a r c ho f t h eb a l l s c r e w p a i r i n t h e f u t u r e.K e y w o r d s:b a l l s c r e w p a i r;r e l i a b i l i t y;p o s i t i o n i n g a c c u r a c y622 机械工程与自动化㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2019年第6期㊀。

我国建筑结构设计规范编制与进展_张家康

我国建筑结构设计规范编制与进展_张家康

建 筑 结 构 学 报(增刊2)Journa l o f Bu il d i n g Struct u res(Supp le m entary Issue 2)作者简介:张家康(1933) ),男,辽宁沈阳人,教授。

收稿日期:2009年9月我国建筑结构设计规范编制与进展张家康,黄文萃(中国矿业大学建筑工程学院,江苏徐州221008)摘要:针对我国建筑结构荷载规范、建筑抗震设计规范、混凝土结构设计规范、钢结构设计规范、砌体结构设计规范、建筑地基基础设计规范、高层建筑混凝土结构技术规程和建筑结构可靠度设计统一标准8种规范,综述了建国以来总体5期的发展历程;对151个编制单位承担30个规范项目的情况做了统计分析,给出了7个主编单位和31个主要参编单位的名单。

对于规范分类进展情况,选择代表性问题进行纵向对比分析,具体描述了各类规范的理论与技术变革。

在论述关于规范进展总体认识中,指出:我国设计规范,编制年代为20世纪后半期,处于世界结构设计规范发展活跃期,从无到有,逐期提高,现期建筑结构设计规范已主体进入世界先进行列。

关键词:结构设计规范;主编单位;参编单位;确定性因素;不确定性因素中图分类号:TU318.4 文献标志码:ACo mpilation and progress of codes for designof building structures i n ChinaZ HANG Ji akang ,HUANG W encu i(College of Arch itecture&C i vil Engi neeri ng ,Ch i naUn i versity ofM i ni ng and Technol ogy ,Xuzhou 221008,Ch i na )Abstract :The gener a l develop m ent of ei ght standar dized codes pro mulgated at the five different stages has been summarized since t he foundation of t he People c s R e public of Ch i na ,na mely the Load code for the desi gn of buil ding str uctures ,the Code for seis m ic design of buildi ngs ,the Code for desi gn o f concrete struct ures ,t he Code f or design of steel str uctures ,t he Code for desi gn of m asonry str uctures ,t he Code for desi gn of bu ildi ng foundati on ,the T echnical specification for c oncrete str uctures of tall buil ding ,and the Un ified standar d for reliability desi gn o f buil dingstr uctures ;the stat istical ana l ysis w as m a de for the t h irty projects of bu ildi ng codes undertaken by one hundred and fifty one co m pilation units ,sevenm ajor co m pili ng units and t h irty one leading participati ng co mpili ng unitswas listed .T he diachronic c o mparative anal ysi s of t he progress i n the codes classificat i on by choosing t he typical issues wasm ade ,the changes of the theori es and tec hniques of the c odes were specifically described .T he general understandi ng o f the code progress was discussed ,Chi nese desi gn c odes were e d ited i n the second half of the t wentiet h century ,when was the act i ve period f or deve l op i ng the desi gn c odes o f struct ures i n t he w orld .Starting fro m scratch and developing gradually ,the current codes for t he desi gn of buil d i ng structures have been edged i nto t he advanced ranked in the w orld .K ey wor ds :the code for structure desi gn ;c h i ef editorial units ;participat i ng ed itorial un its ;certainty factors ;uncertainty factors0 前言设计规范是以理论研究、实验测试及工程实践的综合为基础的具有法规性质的设计指导文件,包括设计可靠性标准、荷载代表值、荷载效应计算、抗力分析、各类构件设计表达式、结构方案及构造措施等系列内容。

可靠性文献综述

可靠性文献综述

可靠性文献综述1 可靠性基本理论产品的质量指标有很多种。

例如,铁路车辆的指标就有构造速度、垂向和横向平稳性、脱轨系数和倾覆系数以及结构静、动强度等等。

这类质量指标通常称为性能指标,即产品完成规定功能所需要的指标。

除此之外,产品还有另一类指标,即可靠性指标,它反映产品试验符合标准,但运行几十万公里后是否仍能保持其出厂时各项性能指标的能力。

如车辆投入运营前的各项性能指标,这是运营部门十分关心的问题。

车辆制造厂为了说明自己产品保持其性能指标的能力,就要通过试验提出产品的可靠性指标,即可靠性特征量——平均寿命、可靠度、失效率等。

1.1可靠性的定义按国标GB3187-82《可靠性基本名词术语及定义》,可靠性定义为“产品在规定条件下和规定时间内完成功能的能力”,这种能力以概率(可能性)表示,故可靠性也称为可靠度。

定义中的“产品”是指任何元件、器件、设备和系统。

“规定时间”是指产品的工作期限;“规定条件”是指产品的使用条件、维护条件、环境条件和操作技术:“规定功能”通常用产品的各种性能来表示。

对以上四方面内容必须有明确的规定,研究产品的可靠性才有意义。

1.2可靠性特征量研究可靠性特征量,必须首先明确“寿命”的含义。

在日常生活中,产品的寿命往往是指产品总的可使用时间。

每一个产品都有自己固定的寿命,但只有在试验后(包括使用后)才能确定。

故产品的寿命是一个随机变量,一般用T表示。

在可靠性工程中,不可修复产品的寿命是指发生失效荫的实际工作时间;可修复产品的寿命是指相邻两次故障间的工作时间,此时也称为无故障工作时间。

从数学上讲,研究产品的可靠性主要是研究产品寿命的概率分布:而可靠性特征量则是随机变量寿命的一些描述量。

寿命的单位多数为时问,如小时、千小时、年等,也可以是动作次数、运动距离等。

1.2.1 可靠度R(t)1 可靠度定义可靠度是指产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的概率。

它是时间的函数,,记作R(t)。

混凝土的结构设计理论与方法综述

混凝土的结构设计理论与方法综述

混凝土的结构设计理论与方法综述混凝土作为一种广泛应用于建筑工程中的材料,其结构设计是保证建筑物安全可靠的重要环节。

本文将对混凝土的结构设计理论与方法进行综述,并探讨其在实际工程中的应用。

一、混凝土结构设计理论1. 强度理论混凝土结构的设计首要考虑其强度,常用的强度理论有极限强度设计和工作状态设计。

极限强度设计是根据混凝土的抗压、抗拉强度等力学性能,计算出结构在极限状态下的承载能力。

工作状态设计则考虑混凝土结构在使用过程中的变形和应力,保证结构在可接受的范围内工作。

2. 破坏理论混凝土结构在受到承载时,可能发生破坏,破坏理论研究的是结构在破坏前的力学行为。

常用的破坏理论有弹性极限理论、塑性极限理论和破碎力学理论等。

这些理论可以帮助工程师预测结构在受力过程中的破坏形式,从而选择合适的结构设计方案。

3. 建筑结构理论混凝土结构的设计需要考虑建筑结构的整体性能。

建筑结构理论主要研究结构的稳定性、刚度和振动等性能。

在混凝土结构设计中,需要合理选择结构形式、尺寸和布置,以满足建筑物的使用要求。

二、混凝土结构设计方法1. 统计学方法统计学方法是根据混凝土材料的强度分布特性,通过统计学方法得到结构的安全系数。

这种方法适用于结构规模大、建设周期长的工程,在统计学方法中,常用的计算方法有可靠性设计和极限状态设计。

2. 实测数据方法混凝土结构设计时,可以利用实测数据进行分析和计算。

实测数据方法是通过对已建成的混凝土结构进行监测和测试,获得结构的应力、变形等参数,从而验证设计的合理性和可行性。

3. 数值模拟方法随着计算机技术的不断发展,数值模拟方法在混凝土结构设计中得到广泛应用。

通过建立数学模型和使用有限元等数值方法,可以模拟结构在受力过程中的变形和应力分布情况,从而指导结构设计的优化。

三、混凝土结构设计的应用1. 房屋建筑混凝土结构在房屋建筑中得到广泛应用,比如楼房、别墅等。

在房屋建筑中,混凝土可以灵活运用,既可以作为承重结构,也可以作为装饰材料,从而实现安全、美观和经济效益的结合。

结构可靠度分析方法综述

结构可靠度分析方法综述

结构可靠度分析方法综述朱殿芳陈建康郭志学(四川大学水电学院成都市610065)摘要详细阐述了结构可靠度计算方法,对改进的一次二阶矩法、JC法、几何法、高次高阶矩法、响应面法、蒙特卡罗方法、随机有限元法等点可靠度计算方法进行了分析;同时介绍了体系可靠度与时变可靠度的有关内容。

关键词点可靠度一次二阶矩法响应面法蒙特卡罗方法随机有限元法体系可靠度时变可靠度1结构可靠度分析方法综述可靠度的计算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。

1.1结构点可靠度计算方法1.1.1一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x0i就是均值点m xi,而由此得线性化的极限状态方程,在随机变量X i(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 z及标准差R z,由此再由可靠指标B的定义求取B=m z/R z。

该方法对于非线性功能函数,因略去二阶及更高阶项,误差将随着线性化点到失效边界距离的增大而增大,而均值法中所选用的线性化点(均值点)一般在可靠区而不在失效边界上,结果往往带来相当大的误差,同时选用不同的极限状态方程不能得到相同的可靠指标,此为该方法的严重问题。

(2)改进一次二阶矩法。

针对均值一次二阶矩法的上述问题,人们把线性化点选在失效边界上,且选在与结构最大可能失效概率对应的设计验算点上,以克服均值一次二阶矩法存在的问题,提出了改进的一次二阶矩法。

该方法无疑优于均值一次二阶矩法,为工程实际可靠度计算中求解B的基础。

断裂力学综述

断裂力学综述

断裂力学概述关键词:断裂力学;现状;阶段性问题;发展趋势中文摘要:本文主要介绍了断裂力学的4个方面,包括对断裂力学的简单介绍,相关的理论和方法,现阶段存在的问题及技术关键,发展趋势。

英文摘要:Four aspects of fracture mechanics are referred in this paper, including brief introduction about fracture mechanics, related theories and methods, problems and key technologies existing at the present stage, and the development.1.引言断裂力学是近几十年才发展起来了的一门新兴学科,主要研究承载体由于含有一条主裂纹发生扩展(包括静载及疲劳载荷下的扩展)而产生失效的条件。

断裂力学应用于各种复杂结构的分析,并从裂纹起裂、扩展到失稳过程都在其分析范围内。

由于它与材料或结构的安全问题直接相关,因此它虽然起步晚,但实验与理论均发展迅速,并在工程上得到了广泛应用。

断裂力学研究的方法是:从弹性力学方程或弹塑性力学方程出发,把裂纹作为一种边界条件,考察裂纹顶端的应力场、应变场和位移场,设法建立这些场与控制断裂的物理参量的关系和裂纹尖端附近的局部断裂条件。

2.国内外相关研究现状目前,断裂力学总的研究趋势是:从线弹性到弹塑性;从静态断裂到动态断裂;从宏观微观分离到宏观与微观结合;从确定性方法到概率统计性方法。

所以就断裂力学本身而言,根据研究的具体内容和范围,它又被分为宏观断裂力学(工程断裂力学)和微观断裂力学(属金属物理范畴)。

宏观断裂力学又可分为弹性断裂力学(它包括线性弹性断裂力学和非线性弹性断裂力学)和弹塑性断裂力学(包括小范围屈服断裂力学和大范围屈服断裂力学及全面屈服断裂力学)。

工程断裂力学还包括疲劳断裂、蠕变断裂、腐蚀断裂、腐蚀疲劳断裂及蠕变疲劳断裂等工程中重要方面。

建筑结构设计文献综述范文3000字

建筑结构设计文献综述范文3000字

建筑结构设计文献综述范文3000字引言建筑结构设计是建筑工程中的重要环节,对于保证建筑安全、提高建筑使用性能至关重要。

在过去的几十年里,建筑结构设计领域取得了显著的进展,涌现出了许多新的理论和技术。

本文将对建筑结构设计领域的相关文献进行综述,总结和分析不同研究方法和技术的应用和发展。

一、常见的建筑结构设计方法1. 极限状态设计方法极限状态设计方法是一种常见的建筑结构设计方法,它主要通过分析结构在极限工况下的承载能力来确定结构尺寸和材料的选择。

在极限状态设计方法中,通常采用可靠度理论来评估结构的可靠性,以确保结构在极限状态下的安全性。

2. 等效静力法等效静力法是一种常见的建筑结构设计方法,它将动力荷载转化为等效静力荷载,然后通过静力分析来确定结构的稳定性和承载能力。

等效静力法在结构设计中应用广泛,特别适用于简单和规则的结构。

3. 非线性分析方法非线性分析方法是一种较新的建筑结构设计方法,它考虑了结构在荷载作用下的非线性变形和破坏行为。

非线性分析方法通常采用有限元法或其他数值方法来模拟结构的力学行为,可以更准确地评估结构的承载能力和安全性。

二、建筑结构设计的优化方法1. 多目标优化方法多目标优化方法是一种常见的建筑结构设计优化方法,它将多个设计目标统一考虑,通过调整结构的参数来找到最优解。

多目标优化方法可以有效地平衡不同目标之间的矛盾,提高结构的性能和经济性。

2. 遗传算法遗传算法是一种常用的建筑结构设计优化方法,它通过模拟生物进化过程来搜索最优解。

遗传算法通过定义适应度函数和遗传操作,通过不断迭代来寻找最优解。

遗传算法具有较强的全局搜索能力,能够找到较优解。

3. 模拟退火算法模拟退火算法是一种常用的建筑结构设计优化方法,它通过模拟金属退火过程来搜索最优解。

模拟退火算法通过定义能量函数和随机搜索策略,通过不断迭代来寻找最优解。

模拟退火算法具有较强的局部搜索能力,能够找到局部最优解。

三、建筑结构设计的新技术和新方法1. 智能优化算法智能优化算法是一种新兴的建筑结构设计方法,它将人工智能技术应用于结构设计中。

随机振动理论综述

随机振动理论综述

随机振动理论综述摘要:本文对随机振动理论在现代工程中的应用以及该理论在现阶段的发展做了简要的论述,还简单的说明了随机振动在抗震方面的应用。

此外,还介绍了对随机振动理论的分析和计算的方法。

最后具体的阐述了随机振动试验的类型和方法。

关键词:随机振动、抗震分析、试验1、引言随机振动是一门用概率与统计方法研究受随机载荷的机械与结构系统的稳定性、响应、识别及可靠性的技术学科。

[1]20世纪50年代的中期,为解决航空与宇航工程中所面临的激励的随机性,将统计力学、通讯噪声及湍流理论中已有的方法移植到机械振动中来,初步形成了随机振动这门学科。

[2] 1958年在美国麻省理工学院举办的随机振动暑期讨论班以及该讨论班文集的出版可认为是随机振动作为一门学科诞生的标准,此后,随机振动在环境测量、数学理论、振动引起的损伤、系统的识别与诊断、试验技术以及结构在随机荷载下的响应分析与可靠性研究等方面都有了很大的发展。

随机振动理论是机械振动或结构动力学与概率论相结合的产物,而作为一种技术学科乃是由工程实践需要而产生并为工程实践服务的。

近10年来,在理论基础、分析方法、数值计算、信号分析测试技术和实验研究、载荷分析、环境减振降噪、设计优化、故障诊断、工程可靠性分析等诸多方面,得到了全方位的发展,结构工程、地震工程、海洋工程、车辆工程、包装工程、机械工程、飞行器、土木工程等方面有了广泛的应用,并与其它相关学科如非线性振动、有限元方法等相结构交叉而产生新的生长点,如非线性随机振动,随机分叉与随机浑沌,随机有限元等方面并取得长足进展,跟上了国际的发展潮流,有些研究达到了国际先进水平,在国际学术交流中发挥了影响。

[3]近20年来,我国在随机振动领域做出了多项具有国际影响的突破性成果,包括虚拟激励法、复模态理论、FPK方程的哈密顿理论体系和非线性随机系统的密度演化理论等方面的贡献。

作为机械振动或结构动力学与概率论及其分支相结合的产物,随机振动是关于机械或结构系统对随机激励的稳定性、响应及可靠性的一整套理论的总称,是现代应用力学的一个分支。

文献综述-极限强度1

文献综述-极限强度1

文献综述——船舶与海洋结构物极限强度139010022 陈星宇1 概述极限强度就是船体结构抵抗整体崩溃的最大能力,当船受外加载荷作用达到极限状态时受到的弯矩为船所能承受的极限弯矩,船的总纵极限强度就是以此极限弯矩为衡量。

船的整体崩溃本质上是总体刚度和承载能力的丧失。

极限状态的分析是船舶结构设计基本任务之一。

随着结构分析与设计技术的不断发展,船体结构设计和材料使用都日趋经济合理,船体结构在承受极限环境载荷作用下的最终强度问题就日益突出起来,研究船体结构在极端载荷作用下的整体力学行为和极限强度就成为国际船舶结构力学领域近期的一个热点研究课题。

近来,计算机迅速发展颇令人关注,现己可以模拟船舶结构构件和整体的屈曲及塑性崩溃过程的非线性分析。

船体板厚也因计算机优化设计和高强度钢的运用而变薄,优化设计甚至可以裁减一些不必要的船体构件。

船既要优化结构又要保证总体安全度,还能提高经济效益,这就使得准确的计算船体的总纵强度显得更加重要。

近40年来,基于对船体梁在总纵弯矩作用下结构的破坏机理的理论与试验研究,已经建立了相对合理的和比较规范化的船体结构极限承载能力计算方法,取得了显著的研究迸展。

但在如何合理地评估初始挠度、材料和几何非线性以及结构单元后屈曲等因素对船体梁极限承载能力地影响;以及考虑循环加载作用下的动态损伤过程,仍需要开展进一步深入细致的研究工作。

另外,国内主要是偏于逐步破坏方法的研究,自己的有限元计算软件很少,故研制更加简洁、实用、可靠、准确的计算方法和计算程序:开展实船与模型试验研究,验证计算方法和分析程序也是迫在眉睫。

船体结构在特殊载况或恶劣环境下会受到一逐渐增加的外载荷作用,随着外载荷增加,船体结构部分主要构件会遭到破坏,受拉部分会因为屈服失效,受压部分会发生屈曲失效,但这并不意味着整个剖面的失效,这时船体剖面仍可以继续承载,剖面上的其他构件还可以进一步承载,包括失效构件转嫁过来的载荷。

随着载荷继续增加,屈曲和屈服构件会逐渐增加,一直到最后的平衡状态,这时剖面达到了它的极限承载能力,同时外加载荷达到了极限值,这即是整体结构的极限强度,也是我们需要估算的。

桥梁工程文献综述.doc

桥梁工程文献综述.doc

桥梁工程文献综述.doc当今,桥梁的研究和应用日渐被重视,桥梁工程是一门综合性工程技术,需要各种学科技术的综合应用,主要的科学研究以结构强度和可靠性分析、结构动力分析、围岩分析等为主要内容。

本文从桥梁基本结构特性、复杂偏心受力特性,桥梁结构动力特性分析,现代桥梁部件及其加固,桥梁稳定性分析,桥梁围岩地质分析,桥线连续性分析,有限元法分析,分散桥梁设计,桥梁构造体内加固,桥梁抗冲击分析,断面数值计算,桥梁结构强化研究与应用等方面进行文献的总结介绍。

从桥梁结构特性及相关科学研究分析来看,王恩熙(2006)比较了双层梁与单层梁的差异,通过有限元法进行了可靠性分析,论证了双层梁结构有更高的可靠性;翁少敏(2005)研究了斜拉桥上梁杆的偏心受力机理,并进行了抗震支架加固的可靠性分析;任百年(2008)研究了斜拉桥动力特性,并通过有限元分析及试验结果,验证了所分析的结果;杨仲强(2009)研究了悬索桥伸缩结内纵向受力特性,得出了一种改进后的计算方法,以满足计算和设计的要求。

桥梁部件的加固也受到很多研究。

关熙和(2010)提出并研究了钢结构桥梁抗冲击性能的改善策略,其研究结果表明,采用较小的内力参数,增加桥梁的抗冲击性能;谢月风(2008)提出并实验研究了悬索桥围岩按强度与可靠性分析,以提高桥梁的安全性能;黄宝财(2007)研究了铁路隧道墙体抗静震性能,并对结构体内加固的有效性进行了验证;张建国(2005)研究了不一致断面桥梁承载力计算方法,论证了断面数值计算过程中所做出的假设;潘晓春(2004)研究了断层分散钢管混凝土桥结构的设计思路,归纳出研究中涉及的一些问题等。

通过以上的文献介绍,可以明显看出,桥梁的科学研究和应用正在发展之中,各方面文献都是桥梁工程学科研究中基础性课题,但是也存在一些空白,例如融合未来创新技术如智能和节环境材料等到桥梁结构设计中,用以提高桥梁的精约性和性能及节约更多的资源;以及更多的新颖桥梁结构的设计理论分析。

关于结构可靠度的一点理解

关于结构可靠度的一点理解

关于结构可靠度的一点理解可靠度理论是在上世纪80年代引进我国的,经过三十年的研究和发展,已经形成了中国特色的理论体系。

现在可靠度理论已经被写入建设规范,引导着结构向高质量方向发展。

1.可靠度理论的基本概念1.1可靠度的概念工程结构的设计应在经济合理的条件下满足如下要求:①能承受正常施工和正常使用期间可能出现的各种作用(包括荷载及外加变形或约束变形);②在正常使用时具有良好的工作性能;③在正常维修和养护下,具有足够的耐久性;④在偶然事件(如地震、爆炸、龙卷风等)发生时及发生后,能够保持必要的整体稳定性[1]。

在上述四项中,第①、④项是指结构的安全性,第②项是指结构的适用性,第③项是指结构的耐久性。

所以结构可靠性的概念,应该包括三个方面:安全性、适用性及耐久性。

这三者是相互联系、相互影响的。

结构的可靠性可用可靠度指标β来衡量,β越大,就表示结构越可靠(即可靠度越大)。

1.2可靠度的不确定性因为结构在设计、施工和使用过程中常常会遇到各种不确定的因素影响,导致其在安全、适用及耐久上存在不确定性,这些不确定性又表现为以下几个方面:(1)随机性事物的条件和结果之间没有必然的因果联系,导致结果出现与否的不确定,无法根据现在状况推测未来的发展趋势。

(2)模糊性对于事物的分类界限不是很清晰,很难明确地划分到属于哪个类别。

(3)不完善性人们对世界知识无法做到完全掌握,总有未能探知的领域,对熟悉的领域也有未能完全掌握的知识,所以对某一单一物体无法做到完全的分析。

2.可靠度理论对结构设计的指导作用可靠度理论在结构上强调三个正常:正常设计、正常施工和正常使用[2]。

而其中最基本的是要保证正常设计,以确保结构的安全和使用功能。

2.1结构设计的安全性结构的安全度是结构存在的首要前提,在设计时,要按照最不利条件设计,保证结构在日常使用和突发事件时能做到“小震(众值烈度)不坏、中震(基本烈度)可修、大震不倒”。

具体的设计分两阶段,首先是按小震进行计算,使结构处于弹性阶段以保证不坏,然后进行构造设计以保证大震不倒[3]。

工程结构可靠性理论发展综述

工程结构可靠性理论发展综述

工程结构可靠性理论发展综述专业:结构工程学号:112100003 姓名:刘德鹏摘要:自20世纪20年代以来,工程结构可靠性理论和应用的研究已取得了重大进展。

许多国家开始研究在结构设计规范中的应用。

本文从结构可靠性基本理论和方法、结构体系可靠度、结构可靠度的Monte-Carlo模拟方法、结构承载能力与正常使用极限状态可靠度、结构疲劳和抗震可靠度、钢筋混凝土结构施工期和老化期可靠度等六个方面,分三部分对结构可靠性理论和应用国内外研究的现状进行了概括性总结。

分析了工程结构可靠性理论的发展现状,并对其规范使用提出了建议。

关键词:工程结构可靠性理论发展Abstract:Great progress has been achieved in the research of structural reliability theories and its applications since 1920s. Many countries in the world have started trying to revise structural design codes or specification based on reliability theory. In this article we can divide the six aspects that the fundamental theories and approaches of structural reliability, structural system reliability, Monte-Carlo modeling in structural reliability analysis, a ultimate and serviceability limit state reliability, fatigue and a seismic reliability as well as construction and wear-out period reliability of reinforced concrete structures into three parts. The paper analysis project structure reliability theory development present situation, and put forward some advice about the standard.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。

地基基础工程的现状及发展综述

地基基础工程的现状及发展综述
84年我国国家标准GBJ68-84《建筑 结构设计统一标准》发布。
2021/10/10
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我国89版国家标准体系全面引入了 以概率理论为基础的极限状态设计法,
简称概率极限状态设计法,即承载能力
极限状态和正常使用极限状态的设计方 法。
89版国家标准体系的特点:
结构可靠度设计的范围仅限于构件 设计的可靠度;
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国内发达地区在超深超大基坑工程、 大底盘多塔楼高层建筑、地下商场、地下 车库、以及大跨空间多层地下建筑等,不 仅在大型公共建筑而且在住宅小区建设中 都已经有广泛的应用,其面积已达到总建 设面积的10%。
综上所述我们结构工程师在思考、研 究和实践中,应在如下几个问题有所突破。
监测技术研究包括:
测试原件、仪器仪表的可靠性、耐久性研究,
自动测试系统可靠性研究、远程监控技术和自动报
警系统。
2021/10/10
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近十年国内外在监测技术的研究方面已基本上 实现了:
除传统的应变、频率测试外,发展了远红外技 术、光谱分析技术,并在自动化程度和可靠性上大 大提高,并且实现了长期监测和自动预警的系统设 计功能。
2021/10/10
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1.4 重现监测技术:
监测技术在地基基础工程中占有十分重要的地
位。它既是地基基础工程灾害的预警系统。同时监 测数据是检验地基基础工程设计、施工质量和水平 的重要依据。动态设计、信息化施工要依靠监测技 术实现。
监测技术包括:
测试原件、监测仪器仪表、自动控制系统和反 分析技术。
稳定性控制:应包括,建筑物整体稳 定性、抗浮稳定性、抗震稳定性。
2021/10/10
2
基础材料设计:应包括,材料抗冲切、 抗剪、抗弯设计、耐久性设计及地基土的 材料特性。

建筑结构设计文献综述范文3000字

建筑结构设计文献综述范文3000字

建筑结构设计文献综述范文3000字1.引言建筑结构设计是建筑工程中的重要环节,其质量直接关系到建筑物的安全性和使用寿命。

近年来,随着科技的进步和建筑工程的发展,建筑结构设计领域也取得了许多新的突破和进展。

本文通过综述相关文献,对建筑结构设计的发展趋势、研究方法和应用领域进行了总结和分析,旨在为相关研究提供参考和借鉴。

2.建筑结构设计的发展趋势建筑结构设计的发展趋势主要体现在以下几个方面:2.1 结构形式的多样化传统的建筑结构设计主要以钢筋混凝土结构为主,但随着新材料和新技术的不断涌现,建筑结构形式也变得越来越多样化。

例如,钢结构、木结构、复合结构等新型结构形式的应用不断增加,为建筑结构设计带来了更多的选择。

2.2 结构优化的智能化随着计算机技术和优化算法的发展,结构优化的智能化越来越成为建筑结构设计的重要方向。

通过建立合理的优化模型,结合计算机模拟和智能算法,可以实现结构设计的自动化和智能化,提高设计效率和优化结构性能。

2.3 结构性能的综合评价在建筑结构设计中,除了满足强度和稳定性的要求外,还需要考虑结构的刚度、振动特性、耐久性等方面的性能。

因此,结构性能的综合评价也成为建筑结构设计的重要内容。

通过建立合理的评价指标和评价方法,可以全面地评估结构的性能,并为设计提供科学依据。

3.建筑结构设计的研究方法建筑结构设计的研究方法主要包括理论分析、数值模拟和实验研究等几个方面。

3.1 理论分析理论分析是建筑结构设计的基础,通过建立合理的数学模型和力学方程,可以对结构进行静力和动力的分析。

理论分析方法的优点是简洁、准确,可以为结构设计提供重要的理论依据。

3.2 数值模拟数值模拟是近年来建筑结构设计的重要研究方法之一,通过建立结构的数值模型,利用计算机模拟方法对结构进行力学分析。

数值模拟方法的优点是可以考虑更加复杂的结构和载荷情况,可以对结构的性能进行全面的评估。

3.3 实验研究实验研究是对建筑结构设计的验证和验证的重要手段,通过对结构的物理模型进行实验,可以验证理论分析和数值模拟的结果,提高结构设计的可靠性和精度。

可靠性综述

可靠性综述

第一章绪论一、可靠性研究的意义可靠性(reliability)是部件、元件、产品或系统完整性的最佳数量的一种度量。

指部件、元件、产品或系统在规定的环境下、规定的时间内、规定的条件下无故障地完成规定功能的概率。

可靠性这门学科,从其问题的提出到目前得到广泛应用,已有约60 年历史。

随着产品功能的完善,容量和参数的增大及向机、电一体化方向发展,致使产品的结构日趋复杂,使用条件日趋苛刻。

于是产品发生故障和失效的潜在可能性越来越大,可靠性问题日渐突出。

现代社会生活中不乏由于产品失效或发生故障而造成重大事故的实例,使企业乃至国家的形象受到影响;反之,也有很多因重视产品质量和可靠性,而获得巨大效益和良好声誉的典型。

正因为如此,世界各工业发达国家对其产品还规定了可靠性指标。

指标值的高低决定着产品的价格和销路的好坏,因而成为市场竞争的重要内容。

可靠性研究是建立在数理统计的假设检验基础上,到目前为止已经应用于很多工业场合。

可靠性研究对于产品质量控制有着重要的意义。

例如,可靠性可以应用于工艺过程中,使工艺性和可靠性达到最优的匹配。

根据可靠性的定义,某机床加工工序的可靠度是指机床在该工序规定的条件和规定的时间内加工零件合格的可靠程度,而工艺过程的可靠性是被加工零件合格的可靠程度;因此在生产中,要提高加工合格零件的数目,就要提高工艺过程的可靠性,也就是在工艺过程的设计中,选用加工工序可靠高的机床。

通常讲的可靠性包括可靠性技术和可靠性管理两个方面。

为了适应市场经济和科学技术的发展,提高产品质量,企业必须要加强可靠性管理和可靠性技术。

可靠性管理是从产品或系统的规划、设计、投入使用直至报废分析为止的一系列提高和保证可靠性实施的管理活动。

可靠性管理的宗旨是为了最大可能地实现产品或系统的功能。

产品质量是指产品满足社会和用户要求的程度,它包括外观、性能、可靠性、寿命、经济性、安全性和维修性等。

质量管理是为了保证和提高产品质量,运用一整套质量管理体系、手段和方法所进行的系统管理活动。

大坝安全评价

大坝安全评价

大坝安全评价方法综述摘要:国外水库安全评价技术与方法主要分为传统的定性准则法和综合评价分析法,综合评价分析法有综合评分法,层次分析法,风险评估分析法和模糊综合评价法等。

工程安全等级分为3 级: A 级为安全可靠,能按设计条件安全运行; B 级为基本安全,但有缺陷,可在加强监控的条件下运行; C 级为不安全,存在病险隐患。

最后综合各专项安全性级别对大坝分类,专项安全性级别均达到A 级的为一类坝; 专项安全性级别达到A级或B 级的为二类坝; 专项安全性级别有一项以上达到C 级的为三类坝。

关键词:安全评价; 风险分析; 病险水库前言我国现有8.7 万余座水库,大多建于20 世纪50~70年代,限于当时的经济社会条件制约,普遍存在防洪标准低、工程质量差等缺陷,加上长期维修养护不够,其中约40%为病险水库。

病险水库不仅不能正常发挥效益,而且存在很高的溃坝风险,严重威胁下游公众安全与经济社会的可持续发展,因此对病险水库定期开展水库安全评价工作至关重要。

正确的大坝安全评价是充分发挥工程效益、降低工程风险和提高工程除险加固措施针对性的必然要求。

1模糊综合分析法模糊数学将数学引入具有模糊现象和模糊概念的各个知识领域中,其关键在于寻求适当的数学语言来描述事物的模糊性。

基于模糊数学方法的综合评价通过构建评价对象指标集与评价集之间的函数关系,计算各评价指标所属隶属度,建立模糊矩阵,确定各评价指标权重,最后对模糊矩阵与权重进行模糊运算并归一化处理,得到综合评价结果。

1.1确定目标集和评价集大坝模糊综合分析的目标集采用《水库大坝安全评价导则》的7 个单项,评价集一般采用五级法,其等级用符号表示为: V 1,V 2,V 3,V 4,V 5,依次代表恶性异常、重度异常、轻度异常、基本正常、正常。

各项因素的评价语为: ( V 1,V 2,V 3,V 4,V 5) = ( v 1,v 2,v 3,v 4,v 5) 。

其中: 0 <v i < l 表示对上述等级的隶属。

桥梁结构可靠性研究综述

桥梁结构可靠性研究综述

桥梁结构可靠性研究综述【摘要】本文对桥梁结构可靠性进行了综述研究。

首先介绍了桥梁结构可靠性分析方法,包括静力分析、动力分析和风险分析等;其次探讨了桥梁结构可靠性评估指标,如可靠性指数和安全系数;然后分析了目前桥梁结构可靠性研究的现状,包括国内外研究成果和发展趋势;接着讨论了影响桥梁结构可靠性的因素,如材料强度、设计负荷和施工质量等;最后探讨了桥梁结构可靠性的优化设计方法,包括结构减震、耐久性设计和智能监测技术;最后展望了桥梁结构可靠性研究的未来发展方向,为桥梁工程领域的相关研究提供了参考和借鉴。

【关键词】关键词: 桥梁结构、可靠性、研究综述、分析方法、评估指标、现状、影响因素、优化设计、展望。

1. 引言1.1 桥梁结构可靠性研究综述桥梁结构可靠性是桥梁工程中非常重要的一个研究领域,其研究旨在评估和提高桥梁在使用过程中的安全性、稳定性和可靠性。

随着桥梁结构的日益复杂化和跨度的增大,桥梁结构的可靠性研究显得尤为重要。

本文对桥梁结构可靠性研究进行了综合梳理和总结,旨在探讨桥梁结构可靠性分析方法、评估指标、研究现状、影响因素和优化设计等方面的内容。

为了更好地揭示桥梁结构可靠性的研究现状和未来发展方向,本文将系统性地分析和总结当前国内外相关研究成果,并探讨桥梁结构可靠性研究的前沿问题和挑战。

通过对桥梁结构可靠性的综合评价和分析,可以为桥梁设计、建造和维护提供科学的依据和参考,进一步提高桥梁工程的安全性和可靠性,推动桥梁工程的发展和完善。

本文将对桥梁结构可靠性研究进行全面系统的总结和梳理,为相关领域的研究人员提供参考和借鉴,推动桥梁结构可靠性研究的深入发展和完善。

2. 正文2.1 桥梁结构可靠性分析方法是研究桥梁结构安全可靠性的重要内容之一。

在桥梁结构可靠性分析中,通常采用蒙特卡洛模拟、有限元分析、可靠性指标分析等方法。

蒙特卡洛模拟是一种通过大量随机抽样来获取系统输出的分布情况的方法。

通过对桥梁结构的各种参数进行多次随机抽样模拟,可以得到桥梁结构在不同工况下的承载能力、安全性等指标,从而评估其可靠性。

航空发动机成附件可靠性试验综述

航空发动机成附件可靠性试验综述

S t a n d a r d T e c h n o l o g y/ 标准技术航空发动机成附件可靠性试验综述冯文康(中国航发四川燃气涡轮研究院,四川成都610500)摘要:针对航空发动机成附件高可靠性试验需求,研究分析其可靠性试验。

分析了国内外成附件可靠性试验 现状,提出了开展成附件可靠性试验研究的必要性;梳理了相关标准中提供的可靠性试验;研究总结了各种 可靠性试验在成附件研制过程中的应用,并针对其中存在的问题提出了建议。

关键词:可靠性试验;航空发动机;成附件航空发动机的成附件参与完成发动机起动、燃/滑油供应、工作状态控制等功能,是发动机系统的重 要组成部分。

发动机使用过程中,成附件承受着各种 复杂的内外部载荷。

为确保成附件在内外部复杂载荷 下可靠工作,保障飞行安全,需对其开展大量的可靠 性试验。

而随着航空发动机功能和性能的不断提高,对成附件的可靠性要求也越来越高,可靠性试验曰益 加强。

且从发动机全生命周期成本考虑,也要求加强 成附件在研制阶段的试验考核,以降低其在服役阶段 更改潜在缺陷所带来的高昂成本。

1成附件可靠性试验现状国外航空发动机成附件研制过程明确规定了不同 研制阶段的技术活动要求、技术管理活动要求和典型 交付物,对设计和试验活动实现了强有力的控制。

美 国政府和军方通过航空发动机全生命周期管理改革,重点加强了研制阶段设计、试验的标准和管理力度,航空发动机试验周期和总试验时数进一步延长。

以美 国著名的高可靠性发动机T700为例,其成附件在研 制过程中就历经了十五万小时的试验。

随着成附件性 能的提高,美军在J S S G 2007B《肮空涡喷涡扇涡轴 涡桨发动机联合使用规范指南》中又对航空发动机成 附件环境应力筛选试验和可靠性增长试验提出了新的 要求。

我国航空发动机成附件的研制是遵循照G J B 2993《武器装备研制项目管理》和G J B 1362A《军 工产品定型程序和要求》的规定进行的,然而现行的 研制程序并不适用于成附件的研制过程,容易造成研 制反复、需求无法满足等问题,不利于可靠性试验的 开展。

可靠性与系统工程 研究文献综述报告

可靠性与系统工程  研究文献综述报告

学位论文研究文献综述报告(2011版)工程领域:系统安全与可靠性工程研究方向:液压机械装置可靠性研究学生姓名:指导教师:完成日期:2012-3-311英文摘要和关键词摘要:自20世纪20年代以来,结构可靠性理论和应用的研究已取得了重大进展。

许多国家开始研究在结构设计规范中的应用。

本文从结构可靠性基本理论和方法、结构体系可靠度、结构可靠度的Monte-Carlo模拟方法、结构承载能力与正常使用极限状态可靠度等方面,分三部分对结构可靠性理论和应用国内外研究的现状进行了概括性总结。

分析了工程结构可靠性理论的发展现状,介绍了结构可靠性设计的发展趋势,从而对可靠性技术在机械领域的应用和发展有一个全面的、客观的认识。

关键词:工程结构可靠性理论发展Abstract:Great progress has been achieved in the research of structural reliability theories and its applications since 1920s. Many countries in the world have started trying to revise structural design codes or specification based on reliability theory. In this article we can divide the theory into the following aspects: the fundamental theories and approaches of structural reliability, structural system reliability, Monte-Carlo modeling in structural reliability analysis, a ultimate and serviceability limit state reliability. These aspects are discussed in three parts. The paper analyses the current and future development of project structure reliability theory, and thus gets a comprehensive and objective understanding of the application and development of the reliability theory in the mechanical field.Key word:structural reliability, reliability theory, development2 研究方向阅读文献的概述由于论文选题的方向为液压机械装置可靠性设计研究方向,所以文献检索主要针对机械产品可靠性方面,应用检索的主题词为:机械可靠性设计,机械可靠性分析、结构可靠性综述等,检索到各种有关机械可靠性文献数量大约18篇。

建筑结构分析技术综述及发展趋势

建筑结构分析技术综述及发展趋势

建筑结构分析技术综述及发展趋势建筑结构是指建筑物的骨架,是支撑建筑物的基础,能承受水平和竖直荷载,以保证建筑物的稳定性和安全性。

建筑结构分析技术是建筑结构设计中十分重要的部分,它通过应力分析、变形分析和振动分析等手段,对建筑结构进行评估和优化。

本文就建筑结构分析技术的综述及发展趋势进行探讨。

一、建筑结构分析技术的发展历程建筑结构分析技术的发展可追溯到19世纪初。

当时,人们开始运用力学原理分析和设计建筑结构,其中最有名的是欧拉-伯努利理论,该理论以弹性假定为基础,并采用微小变形、线性弹性等原则,对各种简支梁、悬挂梁和拱形结构的弯曲、剪切和挠度等进行了分析。

20世纪初,随着建筑物和桥梁的越来越高大、复杂,建筑结构分析技术也得到了迅猛发展。

1960年代,随着计算机技术的进步,有限元法、最优化理论和非线性材料模型等新技术逐渐被引入,使得建筑结构分析和设计的可靠性、精度和效率有了显著提高。

二、建筑结构分析技术的主要应用1. 结构强度分析结构强度分析是建筑结构设计中最基本的任务之一。

它综合考虑结构构件受力状态和所使用的材料和构造方式等因素,评估结构对水平和竖直荷载的抵抗能力。

2. 结构变形分析结构变形分析是指对结构在静载荷、动载荷、温度变化等条件下的变形进行分析。

其中,最常用的方法是有限元分析,它通过模拟结构的受力行为和受力条件,分析出结构的变形、支座反力和应力分布等。

3. 结构振动分析结构振动分析主要研究结构自振动、动力响应和控制等问题,特别对于高层建筑和桥梁来说,是必不可少的分析内容。

在振动分析中,主要采用的方法有有限元分析、模态分析和耦合振动分析等。

4. 非线性结构分析非线性结构分析是指对大变形、大位移、材料非线性和几何非线性等问题进行分析。

它广泛应用于桥梁、高层建筑和特殊结构的分析中,可以更准确地评估结构的安全性和稳定性。

三、建筑结构分析技术的发展趋势1. 智能化随着计算机技术的持续发展,智能化建筑结构分析技术将成为未来发展的趋势之一。

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工程结构可靠性理论发展综述摘要:自20世纪20年代以来,工程结构可靠性理论和应用的研究已取得了重大进展。

许多国家开始研究在结构设计规范中的应用。

本文从结构可靠性基本理论和方法、结构体系可靠度、结构可靠度的Monte-Carlo模拟方法、结构承载能力与正常使用极限状态可靠度、结构疲劳和抗震可靠度、钢筋混凝土结构施工期和老化期可靠度等六个方面,分三部分对结构可靠性理论和应用国内外研究的现状进行了概括性总结。

分析了工程结构可靠性理论的发展现状,并对其规范使用提出了建议。

关键词:工程结构可靠性理论发展Abstract:Great progress has been achieved in the research of structural reliability theories and its applications since 1920s. Many countries in the world have started trying to revise structural design codes or specification based on reliability theory. In this article we can divide the six aspects that the fundamental theories and approaches of structural reliability, structural system reliability, Monte-Carlo modeling in structural reliability analysis, a ultimate and serviceability limit state reliability, fatigue and a seismic reliability as well as construction and wear-out period reliability of reinforced concrete structures into three parts. The paper analysis project structure reliability theory development present situation, and put forward some advice about the standard.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。

因此保证结构在规定的使用期内能够承受设计的各种作用,满足设计要求的各项使用功能及具有不需过多维护而能保持其自身工作性能的能力是至关重要的。

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。

结构设计规范是众多科技工作者智慧的结晶,代表着一个国家结构设计理论发展的水平。

作为标准它不是一成不变的而是随着科学技术的不断发展和对客观世界的新认识,在继承旧规范合理部分的同时不断吸收新的研究成果逐步修订和完善。

结构安全性控制方法的发展也是如此,先是由定值设计法发展为半概率法,目前正由半概率法逐步向概率极限状态设计法(可靠度设计方法)过渡。

同结构设计规范的发展过程一样,概率极限状态设计方法本身也是由简单到复杂,需要不断完善的过程。

结构可靠性理论的发展历史。

结构可靠性理论的产生,是以20世纪初期把概率论及数理统计学应用于结构安全度分析为标志,在结构可靠度理论发展初期,只有少数学者从事这方面的研究工作,如1911年匈牙利布达佩斯的卡钦奇就是提出用统计数学的方法研究荷载及材料强度问题。

1926年德国的迈耶提出了基于随机变量均值和方差的设计方法,这是最早提出应用概率理论进行结构安全度分析的学者之一。

1926~1929年,前苏联的哈奇诺夫和马耶罗夫制定了概率设计的方法,但当时方法不够严格,因此并未付诸实施。

1935年斯特列律斯基,1947年尔然尼钦和苏拉等人相继发表了这方面的文章,结构安全度的研究逐渐开始进入了应用概率论和数理统计学的阶段。

值得提出的是弗罗伊登彻尔差不多和尔然尼钦等人同时展开了结构可靠性的研究工作。

他提出的在随机荷载作用下结构安全度的基本问题首次得到工程界的赞同和接受。

1947他发表了“结构安全度”一文奠定了结构可靠的理论基础。

从20世纪40年代初期到60年代末期,是结构可靠性理论发展的主要时期。

现在所说的经典结构可靠性理论概念大致就是这一时期出现的。

随着结构可靠性理论研究工作的深入,经典的结构可靠性理论得到了全面的发展,概率论的结构设计方法也逐渐被工程界所接受。

到了20世纪80年代后期,结构系统的可靠性理论研究工作已经成为结构工程中的研究热点,并已出版许多专著,对于复杂的结构系统可靠度分析和先进的计算方法蓬勃发展。

主要有以下几方面热点:(1)结构系统的可靠性分析。

(2)对结构极限状态分析的改进,除考虑强度极限状态外,还应考虑结构的正常使用极限状态、破坏安全极限状态,以及地震和其他特殊情况下考虑能量损耗极限状态。

(3)目标可靠度的量化问题。

(4)人为差错的分析。

(5)在役结构的可靠性评估与维修决策问题。

(6)模糊随即可靠度的研究。

结构可靠性基本理论与方法:一次二阶矩法:按照现行结构可靠度设计统一标准的定义结构可靠度为结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的概率。

结构可靠性理论的研究,起源于对结构设计、施工和使用过程中存在的不确定性的认识,以及结构设计风险决策理论中计算结构失效概率的需要。

早期的可靠度计算方法是只考虑随机变量平均值和标准差的所谓“二阶矩模式”。

可靠度用可靠指标表示。

对于结果功能函数随机变量服从正态分布的情形,在概率密度曲线坐标中,功能函数的平均值为曲线的峰值点到结构功能函数等于0(极限状态方程)点的距离,可用标准差的倍数表示,这个倍数就是二阶矩模式中的可靠指标。

而如果将结构功能函数随机变量线性变换为一个标准正态随机变量,则在新的概率密度曲线坐标中,可靠指标为坐标原点到极限状态面的距离。

将这一几何概念进行推广,提出了结构可靠指标的新定义,将可靠指标定义为标准正态空间内(随机变量的平均值为0,标准差为1)坐标原点到极限状态曲面的最短距离。

原点向曲线垂线的垂足为验算点。

可以很容易的证明如此定义的可靠指标,也是将非线性功能函数在其验算点处线性化后的线性函数所对应的二阶矩模式的可靠指标。

国际上常用的变换方法称为JC法,国内提出了简便实用、精度与JC法相差不多的实用分析法。

在上面的可靠度分析方法中,无论随机变量服从正态分布还是不服从正态分布,无论随机变量是相关的还是不相关的,都只使用了结构功能函数的一次项(或泰勒展开级数的线性项)和随机变量(或当量正态化随机变量)的前二阶矩,因此统称为一次二阶矩方法。

为与中心点法相区别,一般将同时求验算点的可靠度分析方法称为验算点法,有时也称为改进的一次二阶矩方法。

二次二阶矩法:如前所述,以标准正态空间内坐标原点到极限状态曲面的最短距离定义的结构可靠指标所对应的是在验算点处线性化的极限状态方程(或超切平面)的可靠指标,它没有反映极限状态曲面的凹凸性,在极限状态方程的非线性程度较高时误差较大。

Breitung在1984年给出一个考虑了极限状态曲面在验算点处主曲率的失效概率渐近计算公式,具体分析时首先根据计算可靠指标时得到的灵敏系数(或方向余弦)向量应用Gram-Schmidt标准正交化方法产生正交矩阵,然后对随机变量进行正交变换(即转轴),整个计算过程要涉及复杂的矩阵分析和行列式运算。

由于计算时考虑了结构极限状态方程的二次非线性,故称为二次二阶矩方法。

其他方法:上面介绍的可靠度分析方法无论是一次方法还是二次方法都是在标准正态空间建立的,当随机变量不服从正态分布时要按照前面的方法映射或正态化为正态随机变量。

除此之外,还有一种不需要变换而直接进行分析的方法,称为原始空间内的可靠度分析方法,同样也包括一次方法和二次方法。

在结构可靠度理论的研究中,还提出了同时考虑其他不确定性的可靠度分析方法。

如将随机性与模糊性相结合而形成的模糊可靠度分析方法,考虑随机变量概率分布参数(如平均值标准差)统计不确定性的可靠度分析方法。

将传统的有限元方法与可靠度方法相结合而形成的随机有限元方法是分析大体积结构可靠度的有效方法等等。

工程结构可靠性理论及其应用。

结构体系可靠度:(1)结构主要失效模式的搜寻。

分析结构体系的可靠度,首先要寻找结构可能会出现的各种失效模式。

在各种失效模式中只有失效概率值较大的一部分对结构体系的失效概率有明显的贡献,称为主要失效模式。

其他的则可以忽略掉,所以分析中只考虑这些主要的失效模式即可。

在这种情况下,寻找结构失效模式的过程也就变为搜寻主要失效模式的过程。

在找到结构主要的失效模式后,再应用多个失效模式的可靠度计算方法分析结构体系的可靠度。

因此一般而言,结构体系可靠度的分析包括寻找主要失效模式和概率计算两部分,而在寻找主要失效模式的过程中也要伴随着大量的概率计算。

目前已提出多种寻找结构主要失效模式的方法如网络搜索法、荷载增量法、分支约界法、约界法、截止枚举法、线性规划法及许多其它改进的方法,其中应用较多的是分支约界法。

当前寻找结构主要失效模式方法的研究目前仍在进行之中。

(2)结构体系失效概率的计算:计算结构体系失效概率无论是并联体系还是串联体系都可归结为计算多维正态概率分布函数值的问题。

多维正态概率分布函数是根据由一次二阶矩方法确定的每一个失效模式的可靠指标,及全部失效模式间的线性相关系数建立的。

此外有的文献通过在线性化的多维极限状态方程中引入一个新的正态随机变量,将并联体系可靠度问题转化为一个极限状态方程的构件可靠度问题,这时的极限状态方程一般呈高度非线性要用二次二阶矩方法进行求解。

也有其他的求解方法及考虑多个功能函数非线性的二次算法。

结构可靠度的Monte-Carlo模拟方法:Monte-Carlo方法是通过随机模拟来对自然界的客观现象进行研究的一种方法。

Monte-Carlo方法可以用来分析确定性问题,也可以用来分析不确定性问题。

由于结构可靠度所研究的是不确定性事件的度量问题,因此用Monte-Carlo方法分析结构的可靠度是很自然的。

除用于一些复杂情况的可靠度分析外,也常用于各种可靠度近似分析方法计算结果的校核。

用Monte-Carlo方法分析问题首先要产生随机数,然后再根据随机变量的概率分布进行随机抽样。

以往产生随机数常用的方法有随机数表法、物理方法。

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