基于耦合概率法的空间杆系结构失效概率分析

刘国光， 杨跃敏， 武志玮

(中国民航大学机场学院， 天津 300300)

空间杆系结构的可靠度水平可根据构件安全等级、失效模式和经济因素等综合确定，而结构失效分析是结构可靠性计算的重要内容[1]。通过量化评价不同失效模态对应的结构可靠性，可为结构设计、安装施工和结构安全使用提供重要依据。

结构可靠性研究的核心，是解决存在随机性条件下结构安全性的科学度量问题[2]。按照传统计算理论，概率分析的中心问题是极限状态的累积分布函数计算，不使用数值积分很难准确估计故障概率[3]。经典的一阶可靠性方法(first order reliability method,FORM)[4]和二阶可靠性方法(second order reliability method，SORM)[5]都是基于泰勒级数展开来建立极限状态函数的低阶近似方法[6]。近年来，蒙特卡罗法也作为一种经典的办法，常与其改进法进行对比[7]。李会军[8]讨论了空间网格结构失效过程中的可靠度与敏感度的关系，提出了材料非线性和初始缺陷对结构可靠度的影响。文献[9]为量化预测结构在不同失效模态下的失效概率区间，利用移除杆件法及结构应变能敏感度分析了空间杆系结构杆件群的鲁棒性。文献[10]基于结构刚度变化率对六角星型穹顶结构在阶跃荷载作用下的破坏过程进行了理论和实验研究。

结构失效具有一定的随机性，但又存在一定的区间变量。在结构可靠性界限理论中，二次二阶矩可靠性指标计算方法被普遍应用，利用位移插值函数及级数展开，对网壳结构提出合理的缺陷幅值来分析结构整体稳定性[11]。……