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考虑腐蚀影响的潜艇结构可靠性研究

作　者: 马永亮
导　师: 石德新
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 可靠性评估潜艇结构非线性腐蚀模型蒙特卡罗方法
分类号: U674.941
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 75次
引　用: 2次
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内容摘要

潜艇结构在使用过程中,要受到周围海水介质的腐蚀,从而影响了使用寿命。本文采用结构可靠性分析方法研究了海水腐蚀对潜艇安全性能的影响。主要研究内容有以下几个方面。(1)使用一次二阶法矩方法计算了潜艇结构五种失效模式的可靠性,并分析了中心点法和验算法的适用性。(2)分别采用重要样本法和β法对潜艇结构单个失效模式进行了可靠性模拟,并参考Grooteman的方法提出一种自适应β法。(3)采用重要样本法和β法分别模拟了潜艇结构系统的可靠性,采用PCM解析方法和Faulkner的经验公式求解了潜艇结构系统的可靠性,并指出了IPCM方法的缺点。(4)采用腐蚀数据分析了三种不同的非线性腐蚀模型。根据腐蚀模型计算了模型中参数的概率分布,并分析了剩余板厚的概率分布。(5)综合上述方法,进行了考虑腐蚀影响的潜艇结构系统可靠性分析,给出了可靠性指标随时间的变化关系。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-25
  1.1 引言  12-13
  1.2 结构可靠性计算方法研究现状  13-21
    1.2.1 一次二阶矩方法的研究现状  13-17
    1.2.2 结构可靠性计算的数值模拟方法  17-19
    1.2.3 结构系统可靠性计算方法的研究现状  19-21
  1.3 潜艇结构可靠性计算研究现状  21-23
  1.4 腐蚀模型的研究现状  23-24
  1.5 本论文的研究内容  24-25
第2章潜艇耐压圆柱壳结构的失效模式和随机变量的确定  25-37
  2.1 引言  25
  2.2 结构的失效模式的确定  25-30
    2.2.1 强度不足引起的失效  26-27
    2.2.2 稳定性不足引起的失效  27-30
  2.3 潜艇结构的不确定性  30-31
  2.4 随机变量的分布以及变异系数的确定  31-35
    2.4.1 材料性能的不确定性  31-32
    2.4.2 几何尺寸的不确定性  32-33
    2.4.3 载荷的不确定性  33
    2.4.4 模型的不确定性  33-34
    2.4.5 腐蚀的不确定性  34-35
  2.5 实例分析数据  35-36
  2.6 本章小结  36-37
第3章潜艇耐压圆柱壳结构可靠性计算的一次二阶矩法  37-63
  3.1 引言  37
  3.2 结构可靠性的基本概念  37-38
  3.3 中心点法  38-39
  3.4 验算点法  39-42
  3.5 相关随机变量结构可靠性计算方法  42-46
    3.5.1 相关非正态随机变量转化为相关正态随机变量  43
    3.5.2 相关正态随机变量转化为独立正态随机变量  43-44
    3.5.3 直接计算方法  44-46
  3.6 中心点法的计算方法  46
  3.7 验算点的计算方法  46
  3.8 计算结果  46-61
    3.8.1 潜艇结构强度和稳定性可靠性的中心点法解  46-49
    3.8.2 潜艇结构强度和稳定性可靠性的验算点法解  49-60
    3.8.3 中心点法和验算点法的计算结果比较  60-61
  3.9 本章小结  61-63
第4章潜艇耐压圆柱壳结构可靠性计算的Monte Carlo方法  63-81
  4.1 引言  63
  4.2 原始MONTE CARLO法  63-64
  4.3 重要抽样法  64-66
    4.3.1 重要抽样法的计算原理  64-66
    4.3.2 重要抽样函数的确定  66
  4.4 β球法  66-69
    4.4.1 β球方法的基本原理  67-68
    4.4.2 β球方法抽样策略  68-69
  4.5 MONTE CARLO模拟的自适应方法  69-71
    4.5.1 重要样本法的自适应方法  69
    4.5.2 β球方法的自适应方法  69-71
  4.6 模拟结果  71-79
    4.6.1 重要抽样方法的模拟结果  71-74
    4.6.2 β球方法的模拟结果  74-78
    4.6.3 自适应算法的模拟  78-79
    4.6.4 计算结果之间的比较  79
  4.7 本章小结  79-81
第5章潜艇耐压圆柱壳结构系统可靠性计算  81-101
  5.1 引言  81
  5.2 串联结构系统可靠性计算的解析方法  81-85
  5.3 结构系统可靠性的模拟方法  85-87
    5.3.1 重要样本法  85-87
    5.3.2 β球方法  87
  5.4 Φ_m(β,R)的求解方法  87-89
    5.4.1 PCM方法  87-88
    5.4.2 I-PCM方法  88-89
  5.5 计算结果  89-99
    5.5.1 重要样本法的计算结果  89-90
    5.5.2 β球方法的计算结果  90
    5.5.3 PCM方法及I-PCM方法的计算结果  90-98
    5.5.4 Faulkner的潜艇结构系统可靠性计算方法  98-99
    5.5.5 计算结果的比较  99
  5.6 本章小结  99-101
第6章时变非线性腐蚀模型和系统可靠性计算  101-121
  6.1 引言  101
  6.2 各种腐蚀模型  101-107
    6.2.1 Paik非线性模型  101-103
    6.2.2 Soares非线性模型  103-105
    6.2.3 Qin非线性模型  105-106
    6.2.4 Sun&Bai非线性模型  106-107
  6.3 各种腐蚀模型的比较  107-112
    6.3.1 各种模型的分析结果  107-112
    6.3.2 各种模型的比较  112
  6.4 随机模型参数的确定  112-116
  6.5 剩余板厚的概率分布  116-119
  6.6 考虑腐蚀影响的潜艇结构系统可靠性计算  119-120
  6.7 本章小结  120-121
结论  121-123
参考文献  123-132
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  132-133
致谢  133

考虑腐蚀影响的潜艇结构可靠性研究

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