可靠性设计论文

可靠性设计论文

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。

关于可靠性设计的方法发展经历传统设计和概率设计。

在材料力学及弹性力学方法发展以后，早期的结构设计方法是许用应力法。他设计材料为均匀弹性体，分析结构上所受到的载荷作用，用结构理学或材料力学的方法算出结构应力分布，确定危险点上的工作应力之；再根据经验及统计资料确定许用应力；设计时保证最带应力不超过材料的许用应力，这成为强度判据，它满足了结构的强度要求，因而认为结构在工作不会破坏。考虑到工作中的各种不确定因素，又许用应力乘以安全系数后，就得出了结构强度，确定结构的规格尺寸。这种方法称为传统设计法或静强度决定论法。以往的结构设计均采用此法。设计时，作用于结构上的载荷以及结构的承载能力，均用定制，若游动载荷作用于结构上时，将动载换算成静载进行计算。

近年来，力学分析考虑了材料的非线性，应用电子数字计算机来进行复杂的力学计算，结构式验方面也更趋完善和精确，因而发展了动强度决定论方法。有些结构，其所承受的荷载，诸如阵风载荷，震动载荷，波浪作用等，会随时间而很快的发生变化。在这种方法中，这些都简单的借助一个动力学系数而予以考虑。但现在这种方法还远没有达到完美的程度，因而趋向于用概率方法代替它们。

可靠性设计又称概率设计。这种设计方法认为，作用于结构的真实外和在其结构的真实承载能力，都是概率意义上的量，设计时不可能予以精确地确定，称为随机变量或随机过程，它服从一定的分布。一次为出发点进行结构设计，能够与客观实际情况更好的符合。它能够根据结构的可靠性要求，把失效的发生控制在一种可接受的水平。这种方法的明显好处，是给出了结构可靠程度的数量概念。对于像飞行器这样一些航空机构，概率实际法的明显优点是重量减小，并能降低成本和提高性能。

概率设计法能够解决两方面的问题：根据设计，进行分析计算已确定结构的可靠度；根据任务提出的可靠度指标，确定构建的参数。

概率设计法的思想可追溯到本世纪得出十年代。1911年，卡宾奇就提出用统计数学的方法研究和在其材料强度。在1926-1929年间，霍契阿洛夫和马耶罗夫制定了概率设计的计算方法，但当时提出的方法不够样，没有摆脱争论的性质，因而没有得到广泛的赞同，未付诸实践。以后，斯特列里茨基拉尼芩和苏拉等人的工作，逐渐为这种方法铺平了道路。弗洛伊登撒尔在40年代差不多和拉尼芩同时开展了结构可靠性的研究工作。1947年，他发表了“结构安全度”一文，奠定了结构可靠性的理论基础。1954年，拉尼芩提出了应力-强度结

构可靠性设计的正态-正态模型，并推倒了用正态分布二距表达可靠性中心安全系数的一般形式。美国“大力神”导弹客体结构设计采用了这种中心安全系数。50年代，随着导弹和空间技术的发展，结构可靠性问题日益英气人们的关切和重视，一些国家相继成立了专门的组织，从事这方面的研究；概率论设计方法也日臻完善并达到了书用程度。在这期间，美国，前苏联，加拿大等国家制定了相应的标准和规范，作为概率设计的依据。继而，一些国际组织也提出了这方面的准则。例如，国际标准化组织给出了《结构可靠度总原则》，并采用了雷克威茨提出的正态方法，国际结构安全度委员会也推广了这一方法。

我国的结构可靠性研究工作始于50年代。现在，亦建立了相应的可靠性组织，对这项工作給予了足够的重视，收集和译印了大量的可靠性数据，如《非电子零部件可靠性数据》；形成了可靠性设计手册，制定了一些设计标准，如《建筑结构设计统一标准》已公布实施；某些标准正在制定中。

现在，世界上一些国家正致力于推行概率设计法以取代传统的设计方法。我国对许多产品也提出了运用可靠性设计的要求，有的对产品提出了明确的可靠性指标，概率论设计方法在全国逐步得到推广及普及。另一方面，许多学者正从事结构的更为深入的研究工作如对复杂超静定结构可靠性的分析计算的研究，复杂系统的可靠性优化设计研究，对结构动态可靠性问题及可靠性模糊问题的研究等等。

结构可靠度方法的重要意义，在于对结构安全性检验提出了建立在概率分析基础上的一系列性的概念，原理，方法和衡量标准，综合考虑了工程结构中的各种不确定因素，对结构可靠性有了一个客观的统一度量。

我国可靠性工程发展很快，在工业与民用建筑、公路桥梁、水利水电工程以及港口工程等设计规范均已经按照“可靠度”的概念进行设计了，但与发达国家相比，还有很大差距，只要将可靠性理论与实际工程相结合，才能将其发展。

参考《可靠性理论及工程应用》

《结构可靠性设计及原则》

土木7班

暴春宇

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