[发明专利]一种基于性能裕量的结构确信可靠性分析方法及系统

说明书

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于性能裕量的结构确信可靠性分析方法，包括：步骤1：开展结构的功能、性能分析工作，确定p个关键性能参数，记为η＝(η₁，η₂，…，η_p)。步骤2：通过分析得到若干可能影响结构可靠性的因素作为响应面输入参数X。通过建模分析得到基于响应面输入参数X的，关键性能参数η的响应面函数。步骤3：根据关键性能参数的响应面、阈值以及类型，建立对应的裕量方程。步骤4：分析关键性能参数的不确定性类型，根据相关标准规范获取该参数的概率分布或分析得到其不确定分布。步骤5：通过模型分析计算得到结构的系统确信可靠度。本发明充分考虑结构中固有不确定性与认知不确定性的影响，更为准确地评估结构可靠度。

技术领域

本发明属于可靠性工程技术领域，具体涉及一种基于性能裕量的结构确信可靠性分析方法及系统。

背景技术

现有结构可靠性分析中常用的概率极限状态法以概率论为数学基础，通过获取结构极限状态方程(也称为性能函数)，以随机变量描述结构作用、结构抗力、几何参数、工艺参数等参数，对各个变量在安全域上的积分计算得到可靠度。

随着新型工程结构日趋复杂，为基于概率极限状态法的结构可靠性分析工作带来了新的困难，一方面，相关试验数据匮乏导致无法支撑以大量数据为基础的概率分析，引入认知不确定性，使得以概率方法计算得到的可靠度结果不准确。另一方面，结构构成与工艺复杂，承受荷载时的作用机理耦合关系不清晰，难以直接获得概率极限状态法中所需要的性能函数。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种基于性能裕量的结构确信可靠性分析方法，包括：

步骤1：结构功能、性能分析

开展结构的功能、性能分析工作，明确结构的结构组成、主要功能，确定p个关键性能参数，记为η＝(η₁，η₂，…，η_p)。

步骤2：关键性能参数响应面拟合

通过分析得到若干可能影响结构可靠性的因素作为响应面输入参数X。通过建模分析得到基于响应面输入参数X的，关键性能参数η的响应面函数。

步骤3：裕量方程建模

根据关键性能参数的响应面、阈值以及类型，建立对应的裕量方程。

步骤4：不确定性分析

分析关键性能参数的不确定性类型，根据相关标准规范获取该参数的概率分布或分析得到其不确定分布。

步骤5：确信可靠度计算

通过模型分析计算得到结构的系统确信可靠度。

进一步的，步骤2包括：

步骤2-1：开展结构预试验，分析所有可能影响结构可靠性的因素对于关键性能参数的影响程度，得到各因素的敏感性排序，选择排名靠前的若干因素作为响应面输入因素。

步骤2-2：根据工程经验对输入因素进行补充分析，提取出对关键性能参数敏感性不突出、但需要重点关注的因素同样作为输入因素来考虑。

步骤2-3：根据确定的关键性能参数η与输入参数X，开展试验设计，形成试验方案表。

步骤2-4：依据试验方案表逐次开展结构试验，记录相关响应数据y。

步骤2-5：利用系数待定的关于输入参数X的二次多项式来作为关键性能参数η＝(η₁，η₂，…，η_p)的响应面函数：