基于PHI2的桥式起重机结构混合时变可靠性研究

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桥式起重机作为一种大型的物料搬运设备,应用范围十分广泛,其安全可靠性直接影响到发生意外事故的概率。桥架结构作为桥机的主要承载部分,它的可靠性决定了整机的可靠安全。在传统的可靠性分析中,考虑的是某一单一不确定性问题,可靠性指标是静态的,即某一时间节点的可靠性,未考虑时间累积效应产生的结果。而且,可靠性求解过程中,桥式起重机结构的安全极限状态函数比较复杂,计算成本大。因此,本文综合考虑样本数据不足与数据充足的变量特点,考虑抗力的衰减和材料的腐蚀因素,以及极限状态函数的复杂性,构造了一种基于PHI2的桥式起重机混合时变可靠性模型进行分析。论文的主要工作如下:(1)对桥式起重机主梁的金属结构进行受力分析,给出强度、刚度失效准则,并由此确定失效分析时的极限状态函数。针对极限函数形式复杂,计算量大的缺点,对响应面法进行改进,使用改进后的响应面法替代真实的极限状态函数进行可靠性的求解。通过三个简单算例验证了改进后的响应面法的效率和精度。(2)针对样本数据的缺乏,使用区间信息描述不确定性因素,并将区间信息转化为服从截断正态分布的概率信息。同时,考虑随着时间变化引起的抗力衰减以及主梁截面的腐蚀,将起升载荷视为随机过程,使用改进的PHI2方法求解跨越率,以此得到设计期内的可靠性指标和累积失效概率。(3)以C#软件为载体,编写“桥式起重机的混合时变可靠性评估系统”。该系统可以实现桥机主梁结构的受力分析及校核,计算设计期内的可靠性指标及累积失效概率。通过工程实例的验证,得出考虑时间累积效应的可靠性指标明显低于未考虑时间累积效应的可靠性指标,失效概率逐年增大,更符合工程实际。
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