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服役工程结构可靠性理论及应用:随机过程可靠性界限模型分析成果

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:可靠性界限反映了结构在抵抗动荷载作用时的能力,实际上也是结构抗力的反映。分析结构的动力可靠性界限性质,由于考虑结构在动荷载作用下的损伤及积累,因而也有类似的特点。

服役工程结构可靠性理论及应用:随机过程可靠性界限模型分析成果

6.2.2.1 可靠性界限及统计特性

到目前为止,对结构动力可靠性界限的研究还不充分,即使是对随机性界限(界限为随机变量)的研究。在考虑结构抗力瞬变性时,随机界限是时间t(t∈[0,Te])的函数,但确切的界限λ的数字特征应满足的条件研究得不充分[10,26]。可靠性界限反映了结构在抵抗动荷载作用时的能力,实际上也是结构抗力的反映。为此,可考虑用类似于结构抗力的时变模型的形式,构建可靠性界限的随机过程的模型。

如前所述,在不修复的前提下,结构抗力有3个时变统计特征,即抗力均值函数为单调下降的,方差函数为单调增加,抗力的自相关系数是时段起点与时段长度的单调降函数。分析结构的动力可靠性界限性质,由于考虑结构在动荷载作用下的损伤及积累,因而也有类似的特点。因此,可靠性随机过程界限是非平稳和非齐次的随机过程。随机过程的模拟方法一般有谐波合成法和线性滤波器法[22,260]。但对于λ(t)来说,只有上述定性的结论,没有定量的实测数据作为模拟的依据,这两种方法都难实现。下面由类似于结构抗力的时变模型的形式,模拟可靠性界限的随机过程。

设结构的可靠性随机过程界限为{λ(t),t∈[0,Te]},其中Te为动荷载持续时间,其均值和方差函数为R[λ(t)]、D[λ(t)],自相关系数为ρ[λ(t),λ(t+Δt)]。为简便起见,可设λ的均值函数R[λ(t)]及方差函数D[λ(t)]为指数函数形式:

表6.1 条件可靠度PS(t)

图6.2 期望穿阈率v0(t)随时间的变化图

图6.3 可靠性函数PS(t)曲线

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表6.2 条件可靠度PS(t)

6.2.2.2 确定性衰减函数时的可靠性随机过程界限

6.2.2.3 随机性衰减函数时的可靠性随机过程界限

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