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可靠度理论论文精品(七篇)

时间:2022-03-12 05:27:32

可靠度理论论文

可靠度理论论文篇(1)

Abstract: Since the 1940s, structural reliability theory has made great progress, especially in many countries have begun to study the structural design specification into a new period, so that the application of structural reliability theory. Based on the literature, from the structure reliability theory study of the history, status quo, the status quo of bridge structural reliability theory research engineering structure reliability trends and other aspects of bridge engineering structure reliability theory research are reviewed.Key words: engineering Structural Reliability Summary

中图分类号:K928.78 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)

对于结构可靠性这一学科,从其诞生到现在已经有了长足的发展:从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性以及近年来提出的非概率可靠性,使得这一理论日臻丰富和完善,并深入渗透到各个学科和领域。一、结构可靠性理论研究历史长期以来,人们就广泛采用“可靠性”这一概念来定性评价产品的质量。这种靠人们经验评定其产品可靠、比较可靠、不可靠,没有一个量的标准来衡量。1939年,英国航空委员会出版的《适航性统计学注释》一书中,首次提出飞机故障率不应超过10-5次3h,这可以认为是最早的飞机安全性和可靠性定量指标[1];二战后期,德国的火箭专家R.Lusser首次对产品的可靠性作出了定量表达。他提出用概率乘积法则,将系统的可靠度看成是各个子系统可靠度的乘积,从而算得V-Ⅱ型火箭诱导装置的可靠度为75%[2];1942年,美国麻省理工学院一个研究室开始对真空管的可靠性进行深入的调查研究工作。二战期间,军用电子设备的大量失效使美国付出了相当惨重的代价。于是引起了美国军方对可靠性问题的高度重视,同时率先对可靠性问题进行了系统地研究,并于1952年成立了“电子设备可靠性咨询组”,简称AGREE(Advisory Groupon Reliability of Electronic Equipment)。该组织于1957年发表了著名的《电子设备可靠性报告》。报告中提出了一套完整的评估产品可靠性的理论和方法。该报告被公认为是可靠性研究的奠基性文献。1965年,国际电子技术委员会(IEC)设立了可靠性技术委员会TC-56,协调了各国间可靠性术语和定义、可靠性的数据测定方法、数据表示方法等。上世纪60年代以来,可靠性的研究已经从电子、航空、宇航、核能等尖端工业部门扩展到电机与电力系统、机械设备、动力、土木建筑、冶金、化工等部门[3]。结构可靠性理论的产生,是以20世纪初期把概率论及数理统计学应用于结构安全度分析为标志,在结构可靠度理论发展初期,只有少数学者从事这方面的研究工作,如1911年匈牙利布达佩斯的卡钦奇就是提出用统计数学的方法研究荷载及材料强度问题;1926年德国的迈耶提出了基于随机变量均值和方差的设计方法,这是最早提出应用概率理论进行结构安全度分析的学者之一。1926~1929年,前苏联的哈奇诺夫和马耶罗夫制定了概率设计的方法,但当时方法不够严格,因此,未付诸实施。1935年斯特列律茨基,1947年尔然尼钦和苏拉等人相继发表了这方面的文章,结构安全度的研究逐渐开始进入了应用概率论和数理统计学的阶段。值得指出的是,弗罗伊登彻尔差不多和尔然尼钦等人同时开展了结构可靠性的研究工作。他提出的在随机荷载作用下结构安全度的基本问题首次得到工程界的赞同和接受。1947年他发表了“结构安全度”[4]一文,奠定了结构可靠性的理论基础。从20世纪40年代初期到60年代末期,是结构可靠性理论发展的主要时期。现在所说的经典结构可靠性理论概念大致就是这一时期出现的。随着结构可靠性理论研究工作的深入,经典的结构可靠性理论得到了全面的发展。基于概率论的结构设计方法逐渐被工程界所接受。但在这一时期,结构可靠性理论还未能马上被工程界广泛应用,其原因如下[5]:1.传统的确定性结构设计方法当时在人们头脑中根深蒂固,认为没必要改变已用的结构设计方法,而且,结构的失效很少发生,即使发生结构失效,绝大数是由于人为差错造成的,并非结构设计方法问题。2.基于概率理论的结构设计方法似乎比传统的确定性结构设计方法麻烦,涉及到当时比较难处理的统计数学问题。3.当时有用的统计数据极少,不足以定义重要的荷载、强度的尾部分布。除上述妨碍结构可靠性理论应用的原因外,当时结构可靠性理论本身也面临两大难题:(1)结构可靠性理论所采用的数学模型不足以完全准确地反映应用情况,即模型误差是未知的。(2)即使是对一个简单的结构,其失效模式可能多到难以计数,更不用说进行可靠度分析。因此,二十世纪60年代初期,许多学者致力于克服上述困难的研究。例如林德等人把规范化的结构设计问题定义为寻求一套荷载和抗力系数的最优值问题,他们建议采用一种迭代过程确定结构的安全度和造价,康奈尔(C.A.Cornell)等人提出了与尔然尼钦相同的一次二阶矩法,并建立了比较系统实用的一次二阶矩设计方法,利用结构的可靠指标β,而不是失效概率Pf,,作为结构可靠性的一种量度量,使结构的可靠性理论达到实用的目的。二、国内外工程结构可靠性理论研究现状二十世纪70年代至80年代,是结构可靠性理论完善并被各国规范、标准相继采用时期,自从康奈尔(C.A.Cornell)提出了一次二阶矩法之后,林德(N.C.Lind)根据康奈尔(C.A.Cornell)的可靠指标,推证出一整套荷载和抗力安全系数,这次研究使可靠度分析与实际可接受的设计方法联系起来。随后,德国的拉克维茨(R.Rackwitz)和菲斯勒(B.Fiessler),对基本变量为非正态分布情况提出了一种等价正态变量求法,这种方法经过系统改进之后,作为结构安全度联合委员会(JCSS)的文件附录推荐给土模工程界。该方法也被许多国家规范所采纳,我国的《建筑结构设计统一标准》(GBJ 68-84)[6]也是以该方法作为可靠性校准的基础[7]。

三、桥梁结构可靠性理论研究现状桥梁可靠性设计要解决的问题是[8]:在结构承受外荷载和结构抗力的统计特征已知的条件下,根据规定的目标可靠指标,选择结构(构件)截面几何参数,使结构在规定的时间内,在规定的条件下,保证其可靠度不低于预先给定的值。可靠性的数量描述一般用可靠度。我国对结构可靠度的研究只限于理论方面,且侧重于可靠度设计方面,对结构耐久性方面的研究,特别是对耐久性评估理论的研究还很落后。实际上对现有桥梁结构做出正确的可靠性评估,准确预测出其剩余寿命,才能保证结构在寿命延续期内的安全性,节省大量的维修加固资金。我国在桥梁设计过程中,存在着考虑强度多而考虑耐久性少;重视强度极限状态不重视使用极限状态;重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护,使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。近几年来,国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳损坏(如结构开裂、变形过大等)所导致,从而严重影响桥梁结构的承载能力和使用性能。为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性,减少早期桥梁病害,从而节约后期桥梁的维修费用,因而对桥梁结构可靠性研究非常必要和迫切[9]。四、工程结构可靠性理论研究发展趋势进入二十世纪80年代后,结构系统的可靠性理论研究工作已经成为结构工程中的研究热点,并已出版了许多专著,对于复杂的结构系统可靠度分析和先进的计算方法蓬勃发展。概括而言,如下几方面是结构可靠度理论研究的热点:1.结构系统的可靠度分析。对于结构系统可靠度分析的非常复杂的研究课题,许多学者对此从不同角度进行了研究,提出了一些概念和方法。如结构可靠度分析的一阶矩概念及荷载为Ferry Borges Castanheta组合情况下的计算方法问题;利用系统系数,针对结构各种破坏水平所对应的极限状态不同,计算系统可靠度并进行结构设计的方法;利用蒙特卡洛(Monte-Carlo)法采用重要抽样技术计算结构系统的可靠度等,同时,一些学者还研究了系统可靠度界限的问题。总之,系统可靠度分析研究内容丰富,难度较大。2.对结构极限状态分析的改进,除考虑强度极限状态外,还应考虑结构的正常使用极状态、破坏安全极限状态,以及地震和其他特殊情况下考虑能量耗损极限状态等。3.目标可靠度的量化问题。虽然校准法已经部分解决了这个问题,但与实际情况相比,这方面的问题还远远没有解决。4.人为差错的分析。许多结构的失效并非由荷载、强度的不确定性造成,而往往是设计、施工、使用等环节中人为差错造成的,这方面事例很多,已成为目前研究热点之一。5.在役结构的可靠性评估与维修决策问题。对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科,它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论,而且,与施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等有密切的关系。同时,经典的结构可靠性理论,在在役结构的可靠性评估中也必将得到相应的发展。6.模糊随机可靠度的研究[10]。模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容,随着模糊数学理论与方法的完善,模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展。五、结语桥梁工程问题的解决总是理论与工程经验的结合,掌握的知识越多,主观经验越少,桥梁结构的设计越合理,这也正是桥梁工程技术研究追求的目标。桥梁结构可靠度理论研究是内容极其丰富且复杂的重大研究课题,不仅仅在理论上有许多重大问题需要解决,而且,将其应用到桥梁结构设计、评估及维修决策之中尚有许多细致的工作要做。参考文献[1] 王超,王金等.机械可靠性工程[M].北京:冶金工业出版社.1992.[2] 刘惟信.机械可靠性设计[M].第一版,北京:清华大学出版社.1995.[3] 拓耀飞,李少宏.论结构可靠性的发展[J].榆林学院学报.2006,16(4):32-35.[4] A.M.Freudenthal,Safety of structures,Trans.ASCE,112(1947) .[5] 刘玉彬.工程结构可靠度理论研究综述[J].吉林建筑工程学院学报,2002,19(2):41-43.[6] 中华人民共和国国家标准.建筑结构设计统一标准(GBJ 68-84).北京,1985.

[7] 贡金鑫,赵国藩.国外结构可靠度理论的应用与发展[J].土木工程学院.2005,38(2):1-7.

[8]张建仁,刘扬.结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用[M].北京:人民交通出版社.2003.

可靠度理论论文篇(2)

【关键词】机械零件;结构设计;可靠性;分析

很久以来,人们便利用可靠性分析评判产品质量,在初始评判阶段,单纯地依赖人们的工作经验来评判产品是否可靠,此时并没有规范化的衡量指标。可靠性分析从以概率论为基础的随机可靠性过渡到以模糊理论为基础的模糊可靠性,又过渡到非概率可靠性,直到今天的混合可靠性,现阶段的可靠性主要包含结构系统、模糊以及非概率这三种理论,这表明可靠性发生了一定的转变,并取得了进步,对于结构繁琐的复杂参数而言,由最初的概率以及非概率可靠性分析到现在的可靠性灵敏度分析,将可靠性分析理论变得日益成熟,并被广泛地应用到不同领域中。目前,可靠性已经成为影响产品效能的主要因素之一,它与国民经济发展和国防科技紧密相连,具有宽泛的研究范围和广阔的应用前景。

一、可靠性概述

机械零件结构设计的可靠性建立在传统设计之上,将与待设计对象相关的参数等要素进行一定的处理,使之转变成随机变量,参照设计原则构建概率数学模式,依据概率论、统计学理论和强度理论,计算出机械零件出现破坏的概率公式,然后参照公式明确该可靠性条件下的零件外观尺寸、使用寿命,在满足基本的运行使用要求的同时,还能获得最理想的设计参数,这有效填补了常规设计中的缺陷,并使得设计方案更加真实、可行。现阶段,可靠性设计被大范围地应用在飞机、汽车等关键产品以及机械零件结构设计中,它具有以下特点:

1.人为应力以及强度均属于随机变量,在设计的过程依据不同标准的设计要求,合理选择相应的特征函数,除了要考虑均值,还应考虑离散性,通过概率统计方法计算;

2.人为设计的机械产品不可避免地存在失效概率,在实际设计过程中应依据实际需求提前监控失效概率可靠性,全面考虑所有参数的随机性和分布规律,进而准确映射机械零件的实际工作状态;

3.可靠性设计分析与普通的安全系数法相比,更加合理,通过这种设计方法可获得最理想的设计,而安全系数法较为保守。由此可知,机械零件结构设计的可靠性分析可获得较为理想的结构,并节省材料成本、缩减加工制作时间,为机械加工制造创造更多的经济效益。

二、可靠性分析理论

在机械零件结构设计过程中,零件材料的极限应力属于随机变量,且该随机变量服从概率密度函数,而工作在机械零件危险截面的工作应力也属于随机变量,这两个随机变量有各自服从的概率密度函数,然后再借助强度应力理论推算相应的可靠性或者设计出该可靠性条件下的零件外形尺寸。可靠性分析中以概率论、统计学等理论知识为基础,主观人为因素作用较小,全面综合了外部环境变化,与实际生产更加接近,具有广阔的应用前景。

三、机械结构设计的可靠性分析

在机械产品的生产制造过程中,质量提高、设计理论优化、技术改进、设计周期缩短等至关重要,以上内容与可靠性紧密相连。可靠性分析贯穿于机械产品设计全过程,这表明可靠性分析已经步入实用阶段。目前,机械零件结构设计的可靠性分析研究已经成为机械制造中的主要研究题目,大量理论文献有力地证实机械零件结构设计的可靠性分析理论趋于成熟,未来将朝着以下方向发展。

(一)可靠性灵敏度设计

可靠性灵敏度设计建立在可靠性之上,有效映射不同设计参数对机械零件的实际影响程度,进而确定对机械零件灵敏度影响程度最大的随机变量,并重新分析和设计此参数。预估设计变量变差以及约束变差对产品效能指标的影响程度,调整对产品设计参数影响程度相对较大的设计参数,进而使产品失去对因素变差的灵敏性。这种设计以极限状态方程为基础,然后求解出设计参数相应的偏导数,获得灵敏度计算公式,从而明确每个设计参数的灵敏度,并以此为依据,不断修整设计,调整参数。

(二)可靠性优化设计

可靠性优化设计也是建立在可靠性之上,这种设计模式不仅能够更好地满足产品投入使用过程中的可靠性,还能优化产品外观尺寸、加工成本以及安全性等参数,进而使产品预估效能更加接近实际效能。此种方法有效融合可靠性分析理论和规划方法,以可靠度为基础构建优化目标函数,调整机械零件的外形尺寸、成本等参数,实现最小化,然后以刚度、强度等设计要求充当约束条件,构建数学模式,参照数学模型合理选择具体的优化方法,最终求解最理想的设计变量。

(三)可靠性试验

现阶段,可靠性理论趋于成熟,然而可靠性试验尚不健全。可靠性试验是一种考察、分析和评判产品可靠性的手段,旨在通过可靠性试验及时发现产品设计、原材料以及加工工艺存在的缺陷,进而进一步完善产品,提升成功率,降低维修养护成本,判断其是否满足可靠性定量要求。然而一旦具体的设计方案出现变更,则应重新开展试验分析,造成了不必要的资源浪费,因此,我们应充分利用高性能软件,缩减试验次数,节省成本。

结语

可靠性是衡量产品效能的动态指标,目前,可靠性贯穿于现代机械设计全过程,因此,可靠性分析是机械工业发展的主要研究方向,对于机械工程而言,掌握越多的可靠性理论,便会较少地应用主观经验,产品机械结构设计也会更加合理,这也是机械工程中的根本目标。机械零件结构设计的可靠性分析正处在发展阶段,在具体的应用过程中还存在一些细节问题,仍需要我们进一步探索。

参考文献

[1]卓红艳,刘志强,金晓等.基于机械结构产品的可靠性设计分析[J].工业控制计算机,2013,26(3):124-125.

[2]张义民.机械可靠性设计的内涵与递进[J].机械工程学报,2010,46(14):167-188.

可靠度理论论文篇(3)

论文关键词 文件 检验结论 证据价值

文件检验结论是一种利用专门知识和技术手段做出的鉴别和判断,其鉴定人主要是由公安机关、法院和检察院指派或者进行聘请的,所指派的人会根据案件的专门性问题进行分析和检验,从而得出的一种鉴别结果。这种检验结论在司法实践中占据关键地位。

一、文件检验结论的概念

文件检验是司法鉴定中常见的手段和方式,在各种司法诉讼中占据重要地位和作用。司法鉴定的结果往往是由感性的认识发展成为一种理性认识的结论性意见,其本质上是一种对文件的分析判断意见。文件检验结论实际上就是文件检验结果,是司法鉴定结果中的科学证据的一种。在司法鉴定实践过程中,文件检验结论通常表现为多种形式,其中有检验报告、鉴定意见书、鉴定公函、鉴定书等形式加以体现。当文件检验的结果能够满足送检要求时就可以出具文件检验报告,不需要进行进一步的鉴别和判断。出具文件检验鉴定意见书的前提条件是鉴定人对检验材料做不出明确肯定的检验结论时只能以某种倾向性意见作为参考进行分析。此外,鉴定公函主要是以口头方式阐述检验结果。

二、对文件检验结论的证据价值分析

文件检验结论的证据价值主要分为证据效力、质证和认证、法定证据形式三种。

(一)文件检验结论的证据效力分析

文件检验结论的证据效力主要分为证明力和证据能力,其中证明力也是一种证明能力,主要是对证据进行考察,将文件的主要内容认为是证据的真实性和可靠性。文件检验结论是一种科学的证据,利用科学的手段发现、收集,然后揭示出来的一种证据。

对文件检验结论的证明能力进行考察时候,其基础往往是证据和案件之间的联系。文件的物证是一种客观存在的事物,主要对案件发生的事实情况进行反映,一定条件下可以反映案件当事人之间存在的某种联系,将这些集中起来可以作为对案件事实情况进行认识的证据。文件检验的研究对象是文件物证,在专业技术手段的辅助之下可以反映物证和案件之间的客观联系,容易让人们对案件的结果顺利接受。证明能力的大小往往受其科学可靠性的影响,对于文件检验结果的证明能力大小的衡量主要依靠检验结论的可靠性,其受到科学技术等各种因素的影响。对于文件检验结论的可靠性进行考察时候,首先应该对文件的检验人进行考察,包括其资质、检验方法和手段以及仪器。其次,需要判断送检材料的客观真实性,对于有疑问的检验材料进行排除。最后,还要从技术的角度分析客观标准是否达到一定的技术要求和技术标准,只有符合规定的技术标准的前提下才能够得到具有实践检验文件的检验结论。一般情况下,检验材料和检验样本的真实性对于文件检验结果有着至关重要的作用,当样本不真实时,检验结论也会出现问题,对于检验本身有着较大的影响。当检验文件相同的条件下,面对不同的检验机构,检验结论会出现不同的情况。此外,文件检验结论的可靠性受到多种因素的影响,主要源于检验结论是人对事物的认识,其可靠性受到多种因素的限制,主要受到检验人的认识水平和工作经验的影响,检验人员认识不足或者是受到其他因素影响时即使其专业知识相对较高也会导致检验结论的可靠性受到影响。

文件检验结构的证据能力需要证据满足诉讼活动对剧本的要求,也可以是具备准入资格的文件。作为证据使用的材料只有具备证明能力才能够得到法律上的允许,才具有一定的法律效力。诉讼活动中的证据一般都是诉讼人或者是相关诉讼人员提供的证据材料,但是这些材料只有在符合法定采用标准或者是具备法律对证据的基本要求的前提下才能够被采用,才能被纳入到法官认证的范涛,而不是证据能力的考查范围。证据材料如果不合法,即使其具有证明案情的能力,还是不能作为定案的依据。因此,具有证据资格的证据必须具备客观性、合法性和关联性。文件的检验结论必须和案件的事实相关联,只有在合法的情况下才具有证据能力。其中文件检验的客观性主要建立在文件检验依据原理之上,同时还需要在检验技术和检验方法上有一定的科学性。只有依照可靠的检验技术和科学的检验原理才能确保分析的客观性和标准性,最终得到客观的检验结论。对于文件检验结论的客观性进行判断时需要从物质本身的客观反映进行判断,还需要综合考察判断依据的科学性和可靠性。文件检验结论的关联性间接表现为证据的关联性,当事人所提供的证据需要与提供案件的事件和争议事实有一定的关联性。关联性是考察证据资格的重要方面,对于案件事实的证明具有实质性的意义。案件事实和案件的关联性仅仅是证据与案件待证事项关系的存在,不能将其作为事项内在的特征。文件检验结论的关联性主要是看检验结论在案件证明过程中是否具有确定的帮助作用。当一些可疑文件作为案件的物证时,文件结论往往对诉讼双方有着至关重要的作用,直接决定案件的最终判决。文件结论的合法性间接表现为案件证据的合法性,无论是何种证据,都要其形式和来源符合案件的法律规定和要求。

(二)检验结论的质证和认证形式

检验结论在法庭审核中的质证和认证主要是对不可靠的检验结论的屏蔽,确保被采纳的检验结论不存在任何问题。从我国立法和司法的角度来讲,质证就是指诉讼当事人在法庭审核过程中就出现的证件进行对质和核实的一种活动方式。认证是指对案件进行审判过程中法官对诉讼双方提供的证据进行收集和审查判断,以此来确定证据能力和效力。简言之,认证就是法官对证据的认定,通过该种方式来确定证据力的大小。当法官在进行文件检验时候因为缺乏专业知识而不能顺利进行检验时,可以通过诉讼双方在法庭上的有效质证帮助他们对文件检验结论进行取舍的判断。

文件检验结论的质证和认证主要包括多个方面,首先是对检验机构的质疑和认定,我国现有的法律中对鉴定人的法定资格有了明确的取得方式,要规定了鉴定人的知识和经验等,所以,法官对检验机构和检验人员资格进行审查时有一定的章程可遵循。此外,文件检验结果程度的可靠性取决于其分析方法的可靠性,如果采用的仪器和分析方法比较可靠,其结论也就比较可靠。同时,检验人员的主观性也是需要关注的重点方面,我国法律应该对检验人和当事人的厉害关系没有排除的情况下做出的检验结论进行回避。其次是对检验材料真实性的质疑和认定,诉讼过程中,检验材料的真实性和可靠性以及合法性都会使得检验结论的准确性和可靠性受到直接的影响。检验材料真实性出现问题时就会导致检验结论出现错误,此外,检验材料准备不够充分时也会对检验结论的准确性造成影响。所以,需要确保材料来源的可靠,材料的送检和提取过程要符合法定程序的要求和检验者本身的要求。在材料质量和数量上也要严格把关。当材料的检验出现问题时,可以用不同的检验方法对检验材料和样本进行处理,然后实施统一的保管。对于文件的检验应该按照无损到有损的顺序进行检验,对有损的材料进行检验时应该详细说明其检验条件和方式,才能保证材料样本保管的适当性。紧接着是对材料合法性的认定和质疑,对于程序合法性的审核需要本着程序正义的原则进行审查,一旦检验过程的任何一个环节甚至是步骤出现问题时,检验内容就会出现不合法的现象,检验程序也会不合法,最终导致检验结论不会被采纳。因此,检验程序的合法性是检验结论合法的重要保障。最后是对检验方法的认定,看其是否符合行业标准和法定标准。

(三)文件检验结论的法定证据类别归属

一般人认为对于文件的检验结论应该归属于鉴定结论的范围之内,实际上采用这种归类方式往往不会符合客观事实的要求,一定程度上还会造成错误的认识,会影响到诉讼证据的严肃性和科学性,对诉讼实践带来众多的问题隐患。就我国现阶段的法律法规进行审查得知,我国目前还没有专门的证据法,一些关于证据的立法通常是以法律规范文件的部分形式而存在的,体系也是比较完整的。诉讼法依据证据在诉讼中的主要作用将证据划分为七种类型,主要有人证、物证、书证、被害人陈述、犯罪嫌疑人、被告人和辩解、检验笔录和视听资料等。从证据学的角度出发对这些问题进行考虑,将文件中的检验报告可以归纳到结论的鉴定范涛,一般将文件的检验书或者是检验公函作为鉴定咨询结论并非证据进行使用。划分证据类别的归属时,一般将文件的检验报告纳入检查笔录的证据当中,这样进行分类的理由在于勘察检验笔录实际上是对检查活动进行客观记载的事件,这样划分是因为检验报告和勘查笔录不具有证据学上的区别意义。此外,通常将文件检验的鉴定书归属于鉴定结论的范涛之中,文件检验书不会被作为一种诉讼证据进行使用。

三、文件检验结论证据价值的实现探讨

文件检验结论是检验人认识的结果,虽然其本身具有科学性,但并不能说明该检验结果就是正确的,就是科学的。在案件的审查中,受到技术上局限性的影响,诉讼双方往往会对案件的可靠性存在争议,即使在没有争议的情况下也会对案件的其他因素存在疑惑。当可疑文件相同而出现的检验结论不相同时,诉讼双方的质证能够帮助一些缺乏专业知识的法官来决定文件的取舍。所以文件检验结论证据价值需要通过相关制度的完善进行实现。

(一)完善质证法律制度

可靠的文件结论在做出的过程中不仅需要科学的检验方法,更需要具有严谨态度的检验人员,所以对于文件检验结论的质证和认证关键需要完善检验人员出庭询问制度,确保检验人员运用方法的可靠性,能够明确说明其检验具体过程和现象,同时对检验结论可以接受人们的质询。

(二)拓展质证认证的途径

采用多种质证认证方式对文件材料进行识别,以确保检验材料的真实性和可靠性以及检验程序的合法性。对检验结论文本进行审查时需要确保其符合法定的格式,在内容和条理上比较科学可靠。要看文件结论文本是否符合法定的文本格式,内容是否准确无误,是否具有充分的根据和较强说服力的论据,结论文本的条理是否清晰等。

可靠度理论论文篇(4)

关键词:机械可靠性;内涵;发展

引言

机械的可靠性是通过设计、制造、检验等各个步骤共同决定的,每一环节的工作细节都会对机械的可靠性造成一定的影响,只有在确保各环节正常运作的前提下,才能保证制造出来的机械具有可靠性。可靠性设计是机械可靠性的前提、基础,所以机械的设计环节是保证机械可靠性的重要前提。可靠性设计过程中,除了采用传统技术,还用到了各种分析预测的手段,以保证可靠性设计的质量。随着现代科技水平的不断提高,可靠性设计也正在进军电子领域。在应用可靠性理论设计产品时,应选用合理的设计方法。

1 机械可靠性内涵

机械的可靠性是指机械产品在规定的使用条件下,在一定时间内能够使使用效果达到预期的效果。但是由于工程材料的特性以及工程测量、事后加工、安装误差等因素影响,使设计出的机械成品的使用能力具有不确定性,这种随机性的因素对机械可靠性的影响极为重要。可靠性技术理论起源于20世纪20年代,应用于20世纪40年代,最早是应用在二战末德国V-Ⅱ火箭的诱导装置上,参加研究的人员提出了利用概率乘积法则,将一个系统的可靠度看成该系统的子系统可靠度乘积的理念,而这也是机械可靠性理论的雏形。可靠性的快速发展是在《结构的安全度》一文发表后开始的,自从该文发表以来,结构可靠性在学术界引起了诸多专业人士的重视。

随着科技的不断进步,现代技术的发展对于机械质量的要求越来越高,产品的可靠性成为世界工业领域关注的重点。可靠性的衡量标准是可靠度,在距离可靠性理论提出近半个世纪的今天,可靠性技术已有了很大程度上的提高,诸多电子产品的可靠性已经比较成熟,而机械产品的可靠性设计还有待提高。近几年,我国已经开始关注机械可靠性的发展问题,并取得了一定的成绩,但是由于可靠性涵盖面太广、基础数据很缺乏等问题,导致我国机械的可靠性设计应用并不成熟。

机械可靠性是一门边缘性的学科,涵盖面广,涉及的领域多,可将多门学科的知识紧密结合,融会贯通,形成一门全新的设计方法。考虑到实用性等问题,机械可靠性的设计方法更接近传统设计模式,这种方法的运用能明显地提高机械运行的经济效益,对于我国机械设备的质量提高具有重要作用。

2 国内外机械可靠性设计发展

2.1 国内发展现状

我国对可靠性理论的研究开始于上个世纪60年代,但是多数精力放在对电子产品的可靠性研究方面,对于机械可靠性研究起步较晚直到80年代才开始发展。机械可靠性在我国开始发展以后,相继成立了多个可靠性研究协会,制定了相关标准与制度,并取得一定的成绩。

我国研究机械可靠性的相关人员先后提出了一些观点,如赵国藩等建立了广义随机空间的概念,分析随机变量相关性的结构可靠度,扩大了现有可靠度计算方法的适用范围,还研究了使用原始空间来分析可靠性,由于这种方法自身的特点,适用于随机变量的概率分布函数不存在显式时可靠度的计算。此后又同李云贵提出了4阶矩法来计算可靠度,这种算法的提出提高了可靠度计算的精确度。

总体而言,可靠度的设计理论多,但是实际运用少,部分研究成果运用的实际效果不佳,与外国取得的成果投入使用水平有较大差距。由于我国机械设计技术本身与外国存在差距,造成了目前我国可靠性研究滞后的现状。

2.2 国外发展现状

美国是可靠性研究起步较早的国家之一,其对机械可靠性的研究也处于领先地位。美国亚利桑那大学教授对机械零件可靠性概率设计方法有深入研究,并对机械故障的设计、监测、故障进行研究,对于美国的可靠性数据收集和分析做出了巨大贡献,并通过总结研究成果,编制可靠性设计手册。这些手册和指南的编订对于其国家研究可靠性设计方案发挥了巨大作用。

日本可靠性设计研究的体系引自美国,但是由于后来日本对可靠性的深入研究,形成了一套与美国完全不同的可靠性研究体系。日本对于机械可靠性的研究重视实际用途,通过现有技术,分析相关理论,并通过不断的实地实验,对存在的问题进行分析与改进,不断地改进可靠性研究设计方案,使得可靠性的实用性得到很大的提升。在工程应用方面,重视可靠性试验与故障诊断等,并善于从失效产品中总结经验。

前苏联的可靠性理论吸取了美国的部分优点,虽然不及美国可靠性理论体系详细,却也弥补了美国的不足之处,加上前苏联对于可靠性研究的重视,其可靠性在当时就得到突飞猛进的发展。前苏联重视机械产品可靠性和寿命,将其作为科技发展规划的重点之一,并了一系列国家可靠性标准。相关人员认为可靠性技术的主要内容是预测,并在预y规定的条件下使用产品,其可靠性研究的方向主要有两个,一是靠数学统计和方法和使用信息的统计技术进行处理技术,还要保证复杂系统的可靠性技术;二是适用于机械制造行业,使用多方面的设计技术,以此保证可靠性的工艺发展。

英国对于可靠性的研究,成立了可靠性研究小组,并总结汇编了可靠性指南,从失效模式、使用环境、实验难度等多个方面说明了可靠性应用的重点,提出可靠性评估方法。其重视可靠性试验的数据收集,通过欧洲委员会的支持,成立了欧洲可靠性数据库协会,其数据丰富,协作网遍及欧洲各国。

3 机械可靠性设计的一般流程

众所周知,可靠性是衡量产品质量的指标,随着人们对于产品质量的要求越来越高,我国对于可靠性研究越来越重视。近年来,机械可靠性受到工程技术人员的重视。实践证明,机械可靠性存在于设计、制造和使用三个阶段。设计水平决定了产品的可靠性水平,制造和使用是体现产品的可靠性。可靠性设计的流程为:先要进行产品定义,分析收集相似产品的相关技术,拟定载荷谱以及载荷条件,明确维修方案及维修、保障要求等,可靠性定量要求,初步设计,详细设计,产品耐久性预计,设计综合检查,设计结果输出。

可靠性设计的各个环节环环相扣,任何一个环节出现问题都会影响机械可靠性。只有环环紧扣,才能保证设计出的产品的可靠性。

4 结束语

目前,我国的可靠性设计技术已经越来越受到各行各业的广泛关注,机械可靠性设计技术也在不断更新换代。从整体来看,目前我国机械可靠性研究还不成熟,投入实际应用的作用不大,与外国发达国家差异明显。另一方面,可靠性能使机械产品的性能与预测更接近,提高安全性与经济性,希望通过作者在文中的讨论,读者们能对目前我国机械可靠性的不足与优点有所认识,也期待我国机械可靠性技术能有更大的发展。

参考文献

[1]闻邦椿,张义民,鄂中凯,等.机械设计手册[M].第5版.北京:机械工业出版社,2010.

[2]徐灏.机械强度的可靠性设计[M].北京:机械工业出版社,1984.

可靠度理论论文篇(5)

论文关键词:预算信息披露,可靠性

 

一、引言

在信息披露的研究中,国内外学者对历史性会计信息含量的研究比较多,尤其集中在强制性披露的会计信息质量的研究方面,对预测性会计信息的研究也主要集中在IPO公司和证券分析师的盈利预测研究,对管理层的预测性信息研究相对较少。

预算信息作为一种预测性信息,笔者查阅文献发现,现有有关预算信息披露的研究也只有少量的规范性研究,目前国内还没有专门的文献对预算信息自愿披露行为及其可靠性进行实证研究。在盈利预测信息由强制性披露改为自愿性披露的情况下,笔者对当前我国上市公司预算信息披露的可靠性进行研究,找出影响预算可靠性的因素,可以发现公司预算的质量和水平,反映公司治理的效率。

二、理论分析与研究假设

预算信息披露作为一种预测性信息,我们可以借鉴现有盈利预测的研究成果对其进行一定的研究。下面经过理论分析,提出研究假设,作为本文的研究重点。

1、外部环境变动与预算信息披露可靠性

预测是一种基于目前客观性情况推测未来趋势的主观性行为。对于预测的准确性,一方面取决于预测所涉及的预测期间的长短,预测期越长财务管理论文,面临的不确定性越大,从而预测的准确性也就越差。另一方面,公司预测期间的盈利变动幅度(程度)也是影响预测准确性的重要因素,盈利变动程度越大,代表盈利越不稳定,即盈利增长幅度或降低幅度越大,预测的误差就大,则难以对下期盈利进行比较准确的预测。由于预算活动属于预测行为,二者具有相似性,故本文提出以下假设。

假设1:外部环境变动幅度与预算的可靠性负相关论文格式范文。

2、股权集中度与预算信息披露可靠性

传统代理理论认为,股权结构越分散,单个股东就无力去监督经营者,容易形成“内部人控制”现象。随着股权集中度的提高,大股东就更有动力和能力去监督经营者,提高经营者管理效能,从而减少代理成本。但是,在股权过度集中的情况下,比如我国上市公司就存在严重的“一股独大”现象,大股东较容易操控上市公司,这样,大股东实际上成为上市公司的“内部人”。Laporta等(1999)发现股权集中度与财务报告质量负相关。Fan(2002)分析东亚国家股权结构与盈余信息含量时指出,控股股东运用控制权对中小股东进行“掏空”时,控股股东会操纵盈余信息,这降低了信息披露的可靠性。同时,控股股东为避免外部股东的密切监督,也会降低信息披露的充分性。

假设2:公司股权集中度与预算可靠性负相关。

3、会计事务所审计与预算信息披露可靠性

会计事务所站在独立、客观、公正的立场上对公司盈利预测报告进行审核,可以在一定程度上保证盈利预测的实现。相对来说,声誉越高、规模越大的会计事务所的审计质量也较高,致使公司预算的误差较低。由于国际“四大”会计事务所的声誉较高,他们对上市公司具有更严厉、更广泛的信息披露要求(Graswell和Taylor,1992),通常认为经“四大”会计事务所审核的预算报告比经“非四大”会计事务所审计的预算报告的可靠性要高。蒋义宏、魏刚(2001)研究认为会计事务所审计对预测的可靠性有一定的影响。

假设3:经过“四大”会计事务所审核的预算报告的可靠性较高。

4、财务杠杆与预算信息可靠性

公司资产负债率越高,说明公司面临较多的市场风险。根据融资优序理论,公司的资本来源在考虑资本成本的情况下财务管理论文,通常会优先选择内部融资,再是股权融资,最后才是债务融资。但内部筹资有限,配股和期权融资受公司盈利能力和业绩影响,外部债务融资面临的风险较大。从而公司有操纵盈利预测和进行盈余管理的可能性,预算的可靠性也就越低。

假设4:资产负债率与预算可靠性呈负相关关系。

5、公司治理机制与预算信息披露可靠性

公司治理机制反映了公司的基本特征。董事会规模、监事会规模、独立董事比例和董事长与总经理是否两职合一等公司治理变量对公司的盈利预测和预算信息披露可能产生影响,通常认为,董事会规模和监事会规模越大、独立董事比例越高,越能监控和约束公司管理层的机会主义行为,可以降低CEO或董事长控制董事会的可能性,促进信息的透明化和保护中小股东的利益;而且聘任有能力的外部董事参与公司决策,会促使公司管理层披露更多的信息,从而对预算信息披露产生一定的影响。这显然也会影响到预算信息披露的准确性和可靠性。

假设5:公司治理特征对预算可靠性有系统影响论文格式范文。

6、代理成本与预算信息披露可靠性

笔者在研究预算信息自愿披露行为中,预期代理成本与预算信息自愿披露行为负相关,并得到了实证检验,即代理成本越大,公司越不愿意披露预算信息。通常情况下,代理成本能影响公司管理层的信息披露行为,从而也对信息披露的可靠性产生一定的影响。

假设6:代理成本对预算信息披露的可靠性有系统影响。

7、信息性质与预算信息披露可靠性

信号传递理论认为,信息披露能向外界释放有关公司基本信息和私人信息的信号,以缓解信息不对称问题,促使投资者理性投资和决策,减少代理成本。管理层在有利好消息时,通常会向投资者披露更多信息(Clarkson,1992)。笔者在研究预算信息自愿披露行为中,已理论分析和实证检验得出信息性质与预算披露行为正相关的结论,即公司有利好信息时,管理层对公司前景持乐观态度,也更愿意披露来年的预算。因此,信息性质对盈利预测披露行为产生影响,从而也造成盈利预测误差存在差异(张翼、林小驰,2005)。

假设7:信息性质对预算信息披露的可靠性有系统影响。

三、研究设计

1、样本选择及数据来源

本文选取我国深市和沪市的A股上市公司2005-2008年共4年的年度公开数据。在原来研究预算自愿披露行为的3595家样本中,我们筛选出对预算进行披露了的公司,有1215家。经过数据整理财务管理论文,剔除异常值和数据缺失的样本,最终得到1189家样本公司。所有样本都剔除了金融类公司和PT公司。预算数据来自于各年度财务报告中的披露,笔者从其“董事会报告”一栏中一一查出,并经手工整理。财务报告主要从巨潮网中下载,其他如公司理治、董事会特征、会计事务所审计等变量的数据来自于CSMAR数据库。

2、变量设计

笔者将会用到的变量指标进行了整理和归类,所有解释变量和控制变量指标的选取都参考了国内外著名学者的研究成果,并进行了取舍和适当修正,使得各指标具有很强的代表性。各具体变量及定义如表1所示。

表1 变量描述表

 

变量名称

变量指标描述

度量

因变量

 

 

 

 

Error

预算误差,代表预算的可靠性(也可称之为预算编制松弛)

(营业收入预算数-当年营业收入实际数)/当年营业收入实际数的绝对值[2]

自变量

 

 

 

 

Cost

代理成本

管理费用与营业收入之比

News

是否拥有“好”消息

哑变量:有取1,没有取0。收入预算数大于当年收入实际数,为好消息,否则为坏消息[3]

Ceodual

董事长与总经理两职是否由同一人担任

哑变量:是取1,否则取0

Board

董事会规模

为董事会成员数

Ourdir

独立董事规模

为独立董事人数

Supervise

监事会规模

为监事会成员数

Environ

外部环境变动幅度

为小行业营业收入年度增长率

Audit

财务报告是否由国际“四大”会计事务所审计

哑变量:是取1,否取0

Square

股权集中度

赫尔芬德指数,等于公司前10位股东持股比例的平方和

Liability

财务杠杆

资产负债率

控制变量

 

 

 

 

Size

资产规模

为公司总资产的对数。

Year

年份虚拟变量

哑变量:若年度为2006,Year=1,否则取Year=0,依次类推

Industry

可靠度理论论文篇(6)

关键词:结构工程;可靠性研究;分析方法;评述

中图分类号:TU318 文献标志码:A文章编号:

结构可靠性理论是工程结构设计理论的重要组成部分。所谓可靠性就是工程结构在规定的条件下和时间内,完成预定功能的能力。可靠性的概率度量称之为可靠度[1]。自从Freudenthal应用概率理论分析结构可靠度至今,结构可靠性已从简单、静止、定量的理论分析阶段进入到复杂、动态、定性定量相结合的实用研究阶段。

1结构可靠性研究

(1)结构生命全过程可靠性研究

一个结构从施工建造到投入使用,再到使用若干年后,结构性能逐渐退化进入老化期,经历了一个类似人类的生命过程,即幼年期、中年期、老年期。结构可靠性在其生命的全过程中各个阶段是相辅相成的:如果不能保证结构施工建造期必要的可靠性,就不能确保结构正常使用期间达到设计目标可靠度的要求;而对结构老化期耐久性研究,可以通过合理的维修加固措施,延长结构使用寿命。因此,结构全生命过程可靠性研究是一个具有工程实际意义和广泛应用价值的重要研究方向。

(2)结构系统可靠性的研究

结构系统的失效是由于结构构件的逐步失效而引起的,高可靠性的构件并不一定能保证组成高可靠性的结构。在体系失效概率计算方面,分别研究了体系失效概率的区间估计法和点估计法。区间估计法计算的是结构体系失效概率上下界,其首要问题是如何计算两个或多个失效模式同时出现的概率。为此,姚继涛[2]等提出了两种计算两个失效模式同时出现概率的方法。吴朝晖[3]等同时提出了计算多个失效模式同时出现的概率的数论方法,可用于计算结构体系失效概率的上下界公式中的高阶项。

(3)结构动态可靠性研究

当结构强度和施加于结构上的应力随时间的变化不可忽略时,需要考虑时间因素的影响,这就是动态可靠性研究的问题。如施工期由于混凝土强度随龄期的发展,结构抗力逐渐提高;而结构在使用期间由于疲劳、腐蚀、损伤累积等原因,结构使用一段时间后抗力逐渐降低。由于实际结构抗力与荷载的随机过程难以建立,结构动态可靠性研究还有不少困难,有的问题可通过转化为静态可靠性问题加以解决。

(4)基于可靠度的结构优化设计

以可靠度为基础的优化设计是结构优化设计的一个重要方面。传统的方法要分别在两个层次上迭代,对于由多个构件组成的大型复杂结构,计算量过大。提出了以可靠度为约束的结构优化设计实用方法,体现了分部优化的设计思想,避免了在构件层次上的反复迭代,提高了优化设计效率,便于工程应用。

2结构可靠度分析方法

结构可靠度指标的定义是以结构功能函数服从正态分布为基础的,利用正态概率分布函数可以建立结构可靠度指标与结构失效概率间的一一对应关系。

2.1一次二阶矩法

一次二阶矩法计算结构可靠性指标只需要随机变量的平均值(一阶原点矩)和标准差(二阶中心矩)信息,而且只需考虑极限状态功能函数泰勒级数展开式的常数项和一次项,主要包括中心点法、验算点法[4]、映射变换法[5]和实用分析法[6]。

中心点法是结构可靠度研究初期提出的一种方法,其基本思想是首先将非线函数在随机变量的平均值(中心点)处作泰勒级数展开并保留至一次项,然后近似计算功能函数的平均值和标准值。可靠度指标直接用功能函数的平均值和标准值表示。中心点法的最大特点是计算简便,不需要进行过多的数值计算。

哈索弗尔和林德、拉克维茨和菲斯勒、帕洛赫摩和汉拉斯等人提出了验算点法。它的特点是能够考虑非正态的随机变量,在计算工作量增加不多的条件下,可对可靠度指标进行精度较高的近似计算,求得满足极限状态方程的“验算点”设计值,便于根据规范给出的标准值计算分项系数,以利于设计人员采用惯用的多系数设计表达式。

对于结构可靠度分析中的非正态随机变量,验算点法用当量正态化的方法将非正态随进变量“当量”为正态随机变量,从而应用正态随机变量可靠度的计算方法计算结构的可靠度指标。李云贵等提出了映射变换法,用数学变换的方法将非正态随机变量变换为正态随机变量,问题同样可以得到解决。

帕洛赫摩和汉拉斯在1972年的赫尔辛基工程力学学术讨论会上曾提出加权分位值法。该方法引用灵敏系数、加权分位值等概念,用连锁规则法计算极限状态方程中的验算点值及设计参数值,计算比较繁琐。赵国藩等引用当量正态化的方法,将非正态随机变量先行“当量正态化”,然后按两个或多个正态随机变量的情况进行计算,提出一种为工程实际应用的一次二阶矩法,简称“实用分析法”。

2.2Monte-Carlo法

Monte-Carlo法是以数理统计理论为基础,用数值模拟来解决与随机变量有关的实际工程问题的方法。对随机变量的数值模拟相当于一种“试验”,故也称为统计试验法或计算机仿真。该方法按照某种分布情况来产生相应的模拟随机数和试验点,然后根据试验点的实际分布情况,近似地得到结构或构件的失效概率,然后求出可靠指标。当试验点的数量足够多即模拟次数足够多时,可以得到相当精确、真实的结构或构件的失效概率的解答,常用于结构可靠度各种近似方法计算精度的检验和计算结果的校核。

2.3界限理论

系统可靠度界限理论的发展大体可分为三个主要阶段:简单界限理论、二阶界限理论、高阶界限理论。简单界限理论仅利用了模式失效概率本身的信息,未考虑模式间的相关性影响。Ditlevsen提出的二阶窄界限理论考虑了两两失效模式间相关性的影响。为进一步减小系统综合失效概率的估值区间,采用与Ditlevsen类似的方式可导出三阶和三阶以上的高阶可靠度界限理论。

2.4PNET法

PNET法是概率网络估算技术的简称,其基本思路是认为结构有主要失效机构和次要失效机构之分,所有主要失效机构可以用其中的m个代表机构来代替。首先确定系统的主要失效机构,将确定的主要失效机构按它们之间的相关性进行分组,每一组中选定一个代表机构,这个代表机构与该组中的其它所有机构高级相关。根据相关条件,显然该代表机构可以代表该组所有机构的失效概率。

2.5分枝限界法

分枝限界法是在增量荷载法研究的基础上提出的一种系统可靠性方法,包括安全裕度自动生成、主要失效路径选择及系统失效概率计算三个部分。该方法考虑了所有构件各种失效组合和系统失效的全部失效路径,并从中选出主要失效路径计算系统的可靠性指标,理论上应该可以精确地计算结构系统的失效概率。但实际上,对于简单结构系统,分枝限界法可以有效使用,而对于复杂的大型结构,由于结构系统构件众多、结构复杂,分枝限界法得到的失效树将极其巨大。

参考文献:

[1] 赵国藩,金伟良,贡金鑫.结构可靠度理论[M].中国建筑工业出版社,2000.

[2] 姚继涛,赵国藩.二维标准正态联合概率的计算[J].建筑结构学报,1996,17(4):10-15.

[3] 吴朝晖,赵国藩.数论方法在结构体系可靠度计算中的应用[J].大连理工大学学报,1998,38(1):92-96.

[4] 赵国藩.工程结构可靠性理论及应用[M].大连理工大学出版社,1996.

可靠度理论论文篇(7)

[关键词] 工程结构 可靠度 综述 评价

1.引言

结构可靠性理论的研究,起源于对结构设计、施工和使用过程中存在的不确定性的认识,以及结构设计风险决策理论中计算结构失效概率的需要。按照现行结构可靠度设计统一标准的定义,结构可靠度为结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的概率。自20世纪20年代起,国际上开展了结构可靠性基本理论的研究,并逐步扩展到结构分析和设计的各个方面。我国对结构可靠性理论的研究始于20世纪50年代,从1982年全面开展可靠性的研究,至今已有20年的时间。期间从事可靠度研究的专家学者提出了很多可靠度的计算方法,本文对结构构件可靠度的计算方法进行了系统概括和分析,并对这些方法进行了评价。

2.一次可靠度方法

一次可靠度方法的基本原理是按给定的概率分布,来估算失效概率和可靠指标,且采用平均值和标准差两个统计参数,对设计表达式进行线性化处理的一种方法。它实质上是一种实用的近似概率计算法。

2.1中心点法

中心点法是不考虑随机变量的实际分布,假定它服从正态或对数正态分布,导出有关结构构件可靠度的解析表达式,进行分析和计算。由于分析时,这种方法采用了泰勒级数在平均值处(即中心点)展开,故简称为中心点法,也有文献称为均值一次二阶矩法。

对功能函数Z=g(X)=g(x1,x2,…xn)在均值处泰勒展开

截取线性项可得一次近似的均值与方差,

根据可以计算可靠度指标。

中心点法由于略去了二阶及高阶项,在线性化点到失效边界的距离较大时会产生很大的误差。它只对线性极限状态方程且变量服从正态分布时才能得到精确解,对其它情况都是近似解。并且对相同的功能函数在不同的机械函数形式下得到的可靠度指标不能保持为常数。

2.2 验算点法

验算点法考虑随机变量的实际分布,将非正态分布当量正态化并在设计验算点进行迭代计算可靠指标,故简称为验算点法,也有文献称为H-L法。

可以采用不同的方法将独立的非正态变量当量正态化,但对相关的非正态变量和不相关的非正态变量方法不同。用来作这项工作的方法有1973年Paloheimo法,Rackwitz-Fiessler法(两参数当量正态)和Chen-Lind法(1983),Wu-wirsching法(三参数当量正态,1987)。

对于验算点的和相应可靠指标的计算通常有两种算法。第一种方法是Rackwitz 1976年提出的方法,这种方法需要在迭代的过程种计算极限状态方程。第二种方法是1978年Rackwitz和Fiessler提出的,这种方法不需要计算极限状态方程,它用一种Newton-Raphson 形式的循环公式去找验算点。具体计算方法可参考文献[1]。但是这种方法在某些情况下将导致不收敛,也有可能不在最可能失效的点出收敛,这时可采用其它优化算法如连续二次算法或者BFGS方法(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)。

验算点法在极限状态函数不是高次非线性时,会得到较好的结果。但只有在统计独立的正态分布变量下才是精确的。

2.3 几何法

用验算点法计算时,迭代次数较多,而且当极限状态方程为高次非线性时,其误差较大。为此人们提出了几何法,该法仍采用迭代求解,其基本思路是先假定验算点,将验算点值带入极限状态方程,沿着极限方程所表示的空间曲面在验算点处的梯度方向前进或后退,得到新的验算点,然后再进行迭代。

同验算点法相比,具有迭代次数少,收敛快,精度高的优点,但其结果也是近似解。

2.4 实用分析法

这是大连理工大学一些学者提出的可靠度计算方法,它实质上和验算点法相同,只是在当量正态华和计算中处理的手段不同,但同验算点法比较,此法计算简单,而精度差不多,它适用于线性极限状态方程,详见文献[8]。

3.二次可靠度方法

二次可靠度方法是在极限状态方程非线性程度较高,在用一次可靠度方法计算误差较大时提出的可靠度计算方法。如图1所示的两个极限状态方程,一个线性,一个非线性。两条线有相同的最小距离点,然而如图所示,其失效域在两种情况下不同。若用一次可靠度法计算,将得到相同的可靠度,但是,很明显,非线性极限方程的失效概率小于线性极限状态方程。FORM法在最小距离点处采用一次近似,从而忽略了非线性极限方程的曲率。因此,极限状态方程在最小距离点附近的曲率决定了一次可靠度法中一次近似的精度。而二次可靠度法通过考虑极限状态方程的曲率信息,从而提高了一次可靠度法的结果。最常用的是二次二阶矩法和二次三阶矩法。对于高可靠度指标问题,也有使用四阶矩法的,但在土木工程领域很少使用。

图1 FORM和SORM比较图

3.1 二次二阶矩法

二次二阶矩法是Fiessler et al.1979年采用不同的二次近似首先提出的。其原理同一次可靠度法相同,计算可靠度指标都是以求得极限状态方程的偏导,获得泰勒级数为基础,计算精度高。二次可靠度法很难处理一些复杂、不容易求导的功能函数。 采用渐进的近似理论,Breitung1984年用二次近似对可靠度计算提出了一个简单的闭合形式的求解方法

其中ki代表在最小距离点处极限方程的曲率。b是采用一次可靠度法的可靠指标。

3.2二次三阶矩法

其基本原理同一次二阶矩的方法,将极限状态方程在均值处按泰勒公式展开

方程两边取各阶矩就得随机变量的均值(一阶原点矩)、方差(二阶中心矩)和三阶中心矩

式中r代表三阶中心矩。r=0时对称分布,例如正态分布。r>0时正偏,概率密度峰值左偏,例如对数正态分布。r

4.模拟算法

在任何情况下,采用前述方法计算失效概率需要概率和统计的基本知识。而采用一个简单的模拟技术,在没有前述分析技术和很少概率统计的情况下,也可以去计算隐函数和显函数的失效概率。

4.1蒙特-卡洛模拟

蒙特-卡洛模拟技术(Monte Carlo Simulation)给那些仅有一点基本概率知识的工程师去估计复杂工程系统的风险与可靠度提供了一个强有力的工具。这个名字本身并没有意义,它是在二战期间被Von Neuman在Los Alamos实验室用作为核武器秘密工作的代名词,它还同赌徒们冒险的地方有关。

蒙特-卡洛模拟技术是对高次非线性问题最有效的结构可靠度统计计算方法。其基本原理是对各随机变量进行大量抽样,结构失效次数占抽样数的频率即为失效概率。它主要包括六个方面:(1)用所有的随机变量定义问题;(2)用概率密度函数和相应的参数量化所有随机变量的概率特征;(3)得出这些随机变量的数值;(4)对所有随机变量的每一系列数值进行确定性的计算;(5)从N个数值中提取概率信息;(6)确定模拟的精度和效率。

蒙特-卡洛模拟不需要考虑功能函数的非线性和极限状态面的复杂性,比较直观,通用性强。但是其计算量很大,对于大型结构的使用不太方便,为了提高工作效率,应尽可能的减少必需的样本量,通常用减少样本方差、提高样本质量两种方法达到此目的。在此基础上发展了重要抽样法、对偶抽样法、分层抽样法、条件期望值法、公共随机数法等多种抽样方法。

4.2 重要抽样法

其基本思想是通过重要抽样函数来代替原来的抽样函数,使落入失效域的点数增加,从而提高抽样效率。

所有

所有

其中fx(x)是原来的抽样函数,hx(x)是重新选择的抽样函数,这时有

很多学者在研究中也提出了不少改进的重要抽样法,文献[3]提出了一种改进的方法,由两个步骤完成:首先应用一阶可靠性方法计算Hsofer-Lind可靠性指标b,然后将Monte Carlo法的抽样区域限制在基本随机变量构成的n维空间b-球外部,随机抽样点由一个随机方向和一个随机半径R³b组成,其中随机半径直接从c2分布抽样,随机方向从(-1,1)均匀分布抽样。

5.各种方法的适用场合小结

一次可靠度方法和二次可靠度方法均是近似的可靠度分析方法,只是在泰勒级数展开时忽略的项不同。一次可靠度方法仅适用于功能函数为线性方程和非线性程度不高的情况,在用验算点法时对非正态变量当量正态化时,在一些特殊情况下必须对得到的均值和方差进行评估,否则会产生很大的误差。几何法相对于验算点法迭代次数少,收敛较快,精度较高。二次可靠度法适用于功能函数非线性程度较高的情况,比一次可靠度法更精确。

模拟算法是一种不需要复杂的概率知识而对复杂工程系统进行可靠度评估的有力工具,它不考虑功能函数的非线性,比较直观,但是计算量大,工作效率低。

对于难以写出显式功能函数的结构体系,可以考虑采用响应面法、基于灵敏度的方法以及遗传算法进行可靠度分析。随机有限元法是将可靠度同有限元相结合的方法,非常适用于解决复杂结构的可靠性设计问题。当功能函数的偏导不易计算时,采用虚拟变量法比较方便,但它不适合结构功能函数为相关任意分布随机变量构成的情况。遗传算法和原始空间算法的共同特征是都不需要非正态随机变量当量正态化。

7.可靠度理论应用评述

结构构件可靠度理论的计算方法日趋完善,国内外学者目前研究的重点还主要是对算法的改进,而对于资料的统计和分析工作做的相对较少,在可靠度理论的应用中还存在不少问题。文献[7]也谈到这个问题,可靠度方法的最大优势在于能给出结构的真实失效概率,然而实际上由于对荷载和抗力统计的因素不全,显然只能得出相对的、而不是真实的失效概率。2001年3月国际桥梁结构协会在马尔他召开的“安全性、风险性与可靠性-工程趋势”的国际会议对可靠度理论的评价是,在实际运用中,风险性和可靠性分析也遇到了很多问题,在理论和实际中存在着三条深沟,即理论太复杂,实践太复杂,数据资料缺乏或不精确。

参考文献:

[1] Achintya Haldar,Sankaran Mahadevan. Reliability Assessment Using Stochastic Finite Element Analysis. John & Sons, INC, 2000.

[2] 李向京,胡云昌.基于遗传算法-神经网络混合训练技术的结构近似可靠分析方法[J].土木工程学报, 2000, 33(5): 40- 45.

[3] 孙海虹,结构可靠性分析改进的重要抽样法.武汉交通科学大学学报,1994年9月.

[4] 贡金鑫,赵国藩.原始随机空间内结构可靠度的分析方法.水利学报,1999年第5期.

[5] 侯纲领,欧进萍.结构可靠指标计算的优化模型及在MatLab环境下的实现.哈尔滨建筑大学学报,2001年第1期.

[6] 孟纯军,刘楚中.结构可靠度的增广拉各朗日乘子算法.湖南大学学报,2000年第6期.

[7] 陈肇元,杜拱辰.结构设计规范的可靠度设计方法置疑.建筑结构,2000年第4期.

[8] 赵国藩,曹居易,张宽权.工程结构可靠度.

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