随机特性下的钢框架的强度和可靠性
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇随机特性下的钢框架的强度和可靠性范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：研究随机特性对强度和可靠性这两个钢框架的效果。蒙特卡罗模拟法被用来分析低层工业框架和储粮的粮仓。这两个结构着重通过限制影响他们的强度所损失的钢架稳定性呈现二效应。这两种框架的研究是根据先前的研究而直接分析来自于2005年美国钢结构学会钢结构建筑这本说明书。分析考虑屈服强度的随机性，弹性模量，残余应力铅直P-Delta 和笔直P-delta。影响相关空间的这些实验也进行研究。结果确认的重要性包括几何缺陷为适当的评估框架的稳定。弹性模具的随机性和残余应力也显示出重要影响。
关键词：结构可靠性；蒙特卡罗方法；钢架；结构稳定性；残余应力
中图分类号：TU3 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2013）09-0304-02
一、介绍
美国钢结构学会2005年：现在允许使用直接分析评估框架估计二阶效应，直接分析用非线性或第2次序结构分析来估测需要的强度和考虑几何非线性P1和P2几何缺陷材料的高产和残余应力。新的直接分析条文认为框架的稳定是一种制度现象，因此一个完整的框架非线性分析可以用来准确地描述真实的分布和内部力量变形。第一阶弹性方法依赖于线性弹性分析有效长度的因素和放大系数B1和B2的估计。
二阶效应：在某些情况下，一阶方法是过于保守并且在其他情况下其应用是不确定或含糊不清。以往的研究已经表明更准确率的结果从真正的二阶分析可以用来设计更有效和最经济的钢结构。
直接分析方法采用现有的负荷和阻力因素美国刚结构学会2005年提出的。现有的负荷和阻力的因素发展成假设为基础的设计，使用一阶分析并有一个目标，根据可靠性指标大约为3.0 是bjor 等人于1978年提出的。计算的可靠性结构是一个函数的概率分布预测的。通常特点是均值和变异系数，但也受形状的分布。影响这些因素是由材料所决定的专业的因素产生而得，现有发展来实际二阶分析出可能改变预测强度分布，其中有不同的统计特性，例如比那些从扩增一阶分析直接计算为基础的失效模式更远的二阶分析，如损失框架的稳定作为二阶分析捕捉复杂的非线近似分析的关系，涉及的统计特性的基本属性，以整体框架的强度来计算通常是不可能的。蒙特卡罗模拟是一种用来研究概率影响的方法，随机性体现在性能结构对系统的力量结构。
本文的目的是研究系统的可靠性。钢结构由于随机性在屈服强度弹性模量残余应力下得几何缺陷。结果是提供进一步的认识上的关系性能及系统可靠性的钢架。
二、框架例子
这两个例子框架本文分析了上页图1—两特点是大型重力负荷和显著的二阶效果。框架1是代表一个大型的工业大厦并且它的设计由重力荷载组合1.2D+1.6L.中心的弯曲提供所有侧面稳定，提供所有的横向稳定性，而外层空间，每个模型柱都表现出倾斜。框架2是一个粮食储藏的支持结构，其设计也是由重力荷载控制。中间的横向支撑使准确地估计有效长度更为困难。这些框架的研究先前在由Martinez-Garci_2002_，Deierlein _2003_，andSurovek-Maleck and White2004a，b所写的著作出现过。这些框架是由第一顺序弹性方法设计，由有效的长度因素和框架稳定因素改进得来。但是，第2分析展示出框架在某种程度上耐用很多并且尽可能的有效。deierlein 2003年声明这框架有多出17 %大于必要重力载荷；框架2是 2.13 %。在这些框架的型号大小没有根据第2顺序分析法来定。
（一）框架分析方法
所有结构分析出自于1.6.2麦肯纳版本说明书和2005年版的说明书，包括几何非线和弹性—塑性材料模型。包括位移，梁柱分子与立方形状等的因素。截面高产轴矩的相互作用被用来制作纤维元素模型，在这4点中沿元素的长度发生变化。制服重力载荷框架1适用等同交点载荷沿梁的长度。所有的分析与随机屈服强度，模量或残余应力，包括初步估计它不能高于1/500H的建筑物高度，以框架成为一个横向稳定性失效模式。对角线框架2模型的25.4毫米直径棒于2003年提出，是为了在实施过程缩小范围节约材料。双方对角线包括初步预应力26.5千牛，以防止弹性屈曲不低于该负荷值到框架没有因此失稳。典型荷载位移图每一框架显示在上页图2 。分析与材料性能和初步摆动。负荷比国家规范定义总额的比例适用于负荷框架未能总额名义重力负载。由于国家规范是基于应用的负荷破坏，它也可能被解释作为正常化的框架强度的最低标准。一处为1.0对应的一适用于负荷的DN + LN的，那里的活荷载见于在上页图1。10 000个随机变量考虑结构分析样本的表现与每个样品有不同随机值的财产审议和名义价值的其余性能的随机变量。
（二）随机变量的特性
下列属性的框架被视为随机数屈服应力弹性模量E 美中不足低于出直线不够好，频繁的压缩残余应力。 屈服应力模型作为一个正常的分布与平均价值1.1和0.06 菲英岛的巴特莱特等人定义收益率强度345 MPa。以弹性模量为蓝本，作为正态分布与均值0.993其中英文名义模量由2000年全球行动纲领巴特莱特等人定义。2003年再次二箱子的空间相关性被认为是不相关和完全相关栏目。幅度摆动及不完善的蓝本作为统一的分布与下限为零上限限制= h/500摆动或= 1/1 000为弓的基础上最高许可之差在代码中的标准做法出自美国钢结构协2000年。提出不完善的地方的形状模型线性形状模型，作为一个半正弦波。增加横向的挠度，从而二阶势力结果确认的重要性，包括几何缺陷为适当的评估框架的稳定。两个不同的时空分布初步摆动及不完善被认为是大小和方向的不完善并且和所有柱无关，但和幅度和方向是完全相关。随机中有缺陷的方向与平等的概率在每个方向无关的情况会发生，如果有抽样误差在安置栏基地，或在梁的长度，那个相关情况会发生。如果间隔栏基地正是兼容与梁的长度，残余应力均假定不同的线性。作为框架的强项是表示在条款负荷的比例，负荷分布也正常化由总名义负荷。
（三）框架1结果分析
名义屈服应力和弹性模量，无残余应力是一个完美的初步几何和垂直重力载荷应用，框架架1未能在总土地注册处处长的2.76 。失败的框架是由于非弹性屈曲的两个中间栏目的C2 和C3 。轴向力在每一列是1 997千牛（449），再加上一个频繁的阶段，153千牛每米（1 357）英寸在顶部的每一栏。部分高产发生在列前屈曲，但充分塑化，或塑料。因为框架和荷载的完全对称，框架并不展现横向摆动。不过初始缺陷将产生横向故障模式，在一个规模较小的负荷比与名义材料性能和初步摇摆到最右侧的H / 500 框架1。不能在土地注册处的图1.80 左栏中间的地方，C2的经验最大的总需求量为第二阶矩是相同的注册为非线性弹性矩；轴向力是1 272千牛286，最高的时刻是236千牛米2 092英寸在最上方。这些结果同意这些报道，源于马丁内斯— 加西亚2002年。 统计力量为所有的分析框架1给出了显示的性能，直方图为无关及相关情况，以及作为正态分布与同样的均值和方差。弹性模量，残余应力影响空间相关的这些物体实验也进行了研究。垂直轴线的所有直方图正常化，以概率密度除以出现次数总数的样品和榀的宽度。那个相关屈服强度之间的栏目有一个不容忽视效应对均值和框架的实力。平均帧实力的名义框架强度与初始摆动的比例是1.845/1.80=1.02，这是明显低于比例的平均屈服强度。散射的图是该框架强度的随机收益率。
（四）框架2结果分析
依据名义屈服应力和弹性模量，没有残余应力是一个完美的初步几何和垂直重力载荷应用的理想状态。框架2在负荷比为2.48没有横向的偏移的情况下失败。两柱的屈服是由于一轴个1 982千牛（445.5）轴力，此时是忽略不计。柱间的运动是不可忽略的，在名义上的材料性能和初步偏移缺陷在500/H到最右点框架负荷比率为1.58时刻未能呈现横向摆动模式。内部摆动导致在较低的水平支撑下出现柱间运动，最终造成了塑性铰形成。失效柱轴力在C1和C2处是1 219千牛和1 308千牛，分别为最高时刻，在每一列大约是61千牛每537英寸。在丁内斯—加西亚于2002年同意了这些结果。所有框架2分析的统计摘要。自由屈服下柱强度显示出两者之间的微妙联系。外框架和中框架的换算比率是1.625/ 1.58=1.03，远远小于中框架和外框架的比FymFyn=1.10。在不相关的屈服力表10（a）显示了一组严密相关样本和一带相对疏散弱样本。相关波段包含这些样品是屈服应力C1小于C2的。该散点图在10（b）样本只包括C1的Fy是两柱中最小的C2的显示相同的特点。显示出2框的失败是由最小屈服压力的柱引起的，二阶势力在框架2没有足够大的以抵消的低屈服强度的效果。这是相比较框架1，左侧的柱永远克制失败，在最小屈服应力的独立位置，在这种情况下一个失败模型和只有两个柱，它们之间的相互关系是相对容易理解的。对于更多的框架和失败的连锁效应，框架力和随机特性之间的简单关系不复存在。