[发明专利]一种非概率失效评定图可靠性分析方法

说明书

本发明提出一种非概率失效评定图可靠性分析方法，应用该方法无须精确的失效评定点与失效评定曲线即可对含缺陷结构的可靠性进行分析，为含缺陷结构可靠性分析提供参考。首先，基于区间理论与失效评定图理论，建立非概率失效评定图可靠性分析模型，将失效评定点与失效临界点转换为区间变量。其次，结合干涉理论，将失效评定点与失效临界点区间转换为标准化区域，根据结构极限状态函数与标准化区域的关系，定义非概率失效评定图可靠性指标η∈[0,+∞)。η＝0表示结构处于失效状态，0＜η＜1表示结构的可靠度，η≥1表示结构的安全裕度。最后，通过与传统失效评定图可靠性方法进行对比分析，验证本发明提出的非概率失效评定图可靠性分析方法的有效性。

技术领域

本发明属于含缺陷结构可靠性分析领域，是一种非概率失效评定图可靠性分析方法。

背景技术

在工程实际中，结构材料性能的实测数据具有分散性，缺陷的几何尺寸也在公差范围内波动，结构外载荷也存在一定程度的不确定性，难以精确确定失效评定点与失效评定曲线。传统失效评定图理论将结构材料及缺陷参数均作为确定值，分析结果只存在两种情况，即可靠与失效，在失效评定点与失效评定曲线难以准确确定的情况下，传统失效评定图理论将得到不同，甚至完全相反的分析结果。

1999年，由9个国家的17个组织共同编著完成的“欧洲工业结构完整性评定方法”，标志着失效评定图理论的正式确立。目前，失效评定图方法已被世界各国普遍接受，并应用于欧洲SINTAP[SINTAP,Structural integrity assessment procedures for Europeanindustry[S].British Steel,1999.]、英国R6[R6 Revision 4,Assessment of theintegrity of structures containing defects[S].British Energy,2001.]、英国BS7910[BS 7910,Guide on Methods for Assessing the Acceptability of Flaws inMetallic Structures[S].British Standards Institute,2013.]、美国API 579[API579-1/ASME FFS-1,Fitness-For-Service[S].American Petroleum Institute,2016.]及我国GB/T 19624-2004[GB/T 19624-2004,在用含缺陷应力容器安全评定[S].中华人民共和国国家标准,2004.]等结构可靠性评估规范和标准中，已成为各国工业部门对含缺陷结构进行分析的重要方法。

20世纪90年代，Ben-haim[Ben-haim H Y.A non-probabilistic measure ofreliability of linear systems based on expansion of convex models[J].Structural Safety,1995,17(2):91-109.]首次提出基于凸模型理论的结构可靠度概念，将工程结构中的有界不确定参数表示为非概率凸模型的形式。非概率理论处理不确定问题的巨大优势，引起了理论界和工程界的广泛关注，为含缺陷结构可靠性分析提供了重要参考。

本发明的优势在于，无须精确的失效评定点与失效评定曲线即可对含缺陷结构的可靠性进行分析。η＝0时，结构处于失效状态，0＜η＜1时，结构处于非完全可靠状态，η表示其可靠度，η≥1时，结构处于可靠状态，η表示其安全裕度。与传统失效评定图可靠性分析方法相比，依据本发明提出的方法，可有效解决失效评定点与失效评定曲线无法精确确定情况下含缺陷结构的可靠性分析问题。

发明内容

本发明为一种非概率失效评定图可靠性分析方法，基于区间理论与失效评定图理论，建立非概率失效评定图可靠性分析模型。将失效评定点与失效临界点区间转换为标准化区域，根据结构极限状态函数与标准化区域的关系定义非概率失效评定图可靠性指标。结合传统失效评定图方法分析结果，验证本发明方法的有效性与可行性。