Оценка индекса надежности стальных ферм по критерию жесткости при интервальной неопределенности данных
- Авторы: Соловьев С.А.1, Иньков А.Э.1, Соловьева А.А.1
-
Учреждения:
- Вологодский государственный университет
- Выпуск: Том 19, № 1 (2023)
- Страницы: 46-55
- Раздел: Расчет и проектирование строительных конструкций
- URL: https://journal-vniispk.ru/1815-5235/article/view/325853
- DOI: https://doi.org/10.22363/1815-5235-2023-19-1-46-55
- EDN: https://elibrary.ru/DURVQB
- ID: 325853
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Представлен новый подход к оценке индекса надежности стальных ферм по критерию жесткости с учетом неопределенности случайных величин, выраженной в интервальной форме. Классические вероятностно-статистические методы анализа надежности требуют выбора и обоснования законов распределения случайных величин и их параметров. Субъективное принятие статистических гипотез может привести к большим ошибкам в анализе надежности строительных конструкций. В исследовании представляются случайные величины в виде интервалов, которые характеризуют границы их изменчивости. Такие интервалы могут быть получены как допуски в рамках технической документации, по опыту строительных работ или путем анализа данных. Показана возможность использования неравенства Высочанского - Петунина для получения границ изменчивости случайной величины без гипотезы о конкретном распределении вероятностей. Анализ надежности стержневых систем усложняется за счет неопределенности данных в каждом элементе системы. Для инженерного решения этой проблемы представлен аналитический подход к задаче оптимизации, на основе которой вычисляется индекс надежности. Получение индекса надежности фермы позволяет в количественной форме сравнить несколько проектных решений ферм по критерию безопасности эксплуатации.
Об авторах
Сергей Александрович Соловьев
Вологодский государственный университет
Email: solovevsa@vogu35.ru
ORCID iD: 0000-0001-7083-7963
SPIN-код: 4738-8927
кандидат технических наук, доцент кафедры промышленного и гражданского строительства
Российская Федерация, 160000, Вологда, ул. Ленина, д. 15Александр Эдуардович Иньков
Вологодский государственный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: inkovaie@vogu35.ru
ORCID iD: 0000-0002-7034-8606
SPIN-код: 7977-7778
аспирант, ассистент кафедры промышленного и гражданского строительства
Российская Федерация, 160000, Вологда, ул. Ленина, д. 15Анастасия Андреевна Соловьева
Вологодский государственный университет
Email: solovevaaa@vogu35.ru
ORCID iD: 0000-0002-5285-5882
SPIN-код: 5162-9279
аспирант, преподаватель кафедры промышленного и гражданского строительства
Российская Федерация, 160000, Вологда, ул. Ленина, д. 15Список литературы
- Mkrtychev O.V., Rajzer V.D. Reliability theory in structural design. Moscow: ASV Publ.; 2016. (In Russ.)
- Klevtsov V.A., Kuzevanov D.V. Structural design issues using reliability theory. Beton i Zhelezobeton [Concrete and Reinforced Concrete]. 2009;(2):9-13. (In Russ.)
- Faes M.G., Daub M., Marelli S., Patelli E., Beer M. Engineering analysis with probability boxes: a review on computational methods. Structural Safety. 2021;93:102092. https://doi.org/0.1016/j.strusafe.2021.102092
- Huang H.Z., Wang Z.L., Li Y.F., Huang B., Xiao N.C., He L.P. A nonprobabilistic set model of structural reliability based on satisfaction degree of interval. Mechanika. 2011;17(1):85-92. https://doi.org/10.5755/j01.mech.17.1.208
- Solovev S.A., Soloveva A.A. A research into the development of models of random variables as part of the structural reliability analysis performed in the absence of some statistical information. Vestnik MGSU (Monthly Journal on Construction and Architecture). 2021;16(5):587-607. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/1997-0935.2021.5.587-607
- Jiang C., Zheng J., Han X. Probability-interval hybrid uncertainty analysis for structures with both aleatory and epistemic uncertainties: a review. Structural and Multidisciplinary Optimization. 2018;57(6):2485-2502. https://doi.org/10.1007/s00158-017-1864-4
- Ben-Haim Y., Elishakoff I. Convex models of uncertainty in applied. Amsterdam: Elsevier; 1990.
- Utkin V.S., Solovyov S.A. Calculation of the residual bearing capacity of reinforced concrete beams by the rigidity (deflection) criterion. Magazine of Civil Engineering. 2015;(4):45-53. (In Russ.) https://doi.org/10.5862/MCE.56.6
- Kirsanov M.N. Analytical calculation of deflection of a planar truss with a triple lattice. Magazine of Civil Engineering. 2021;102(2):10211. https://doi.org/10.34910/MCE. 102.11
- Soloveva A.A., Solovev S.A. Structural reliability analysis of steel truss elements on buckling using p-box approach. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 2021;(1):45-53. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/1997-0935.2021.2.153-167
- Shpete G. Reliability of load-bearing structures. Moscow: Stroyizdat Publ.; 1994. (In Russ.)
- Motra H.B., Hildebrand J., Dimmig-Osburg A. Assessment of strain measurement techniques to characterise mechanical properties of structural steel. Engineering Science and Technology, an International Journal. 2014;17(4):260-269. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2014.07.006
- Adishchev V.V., Shmakov D.S. Method of constructing the membership function with “direct” processing of initial data. Proceedings of the Novosibirsk State University of Architecture and Civil Engineering (Sibstrin). 2013;16(2):45-66. (In Russ.)
- Xin T., Zhao J., Cui C., Duan Y. A non-probabilistic time-variant method for structural reliability analysis. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part O: Journal of Risk and Reliability. 2020;234(5):664-675. https://doi.org/10.1177/1748006X2092819
- Jiang C., Zhang Q.F., Han X., Qian Y.H. A non-probabilistic structural reliability analysis method based on a multidimensional parallelepiped convex model. Acta Mechanica. 2014;225(2):383-395. https://doi.org/10.1007/s00707-013-0975-2
- Li K., Liu H. Structural reliability analysis by using non-probabilistic multi-cluster ellipsoidal model. Entropy. 2022;24(9):1209. https://doi.org/10.3390/e24091209
- Hong L., Li H., Fu J., Li J., Peng K. Hybrid active learning method for non-probabilistic reliability analysis with multi-super-ellipsoidal model. Reliability Engineering & System Safety. 2022;222:108414. https://doi.org/10.1016/j.ress.2022.108414
- Cao L., Liu J., Xie L., Jiang C., Bi R. Non-probabilistic polygonal convex set model for structural uncertainty quantification. Applied Mathematical Modelling. 2021;89:504-518. https://doi.org/10.1016/j.apm.2020.07.025
- Wang L., Liu Y., Wang X., Qiu Z. Convexity-oriented reliability-based topology optimization (CRBTO) in the time domain using the equivalent static loads method. Aerospace Science and Technology. 2022;123:107490. https://doi.org/10.1016/j.ast.2022.107490
- Qiao X., Song L., Liu P., Fang X. Invariance problem in structural non-probabilistic reliability index. Journal of Mechanical Science and Technology. 2021;35(11):4953-4961. https://doi.org/10.1007/s12206-021-1014-1
- Chen X., Tang C.Y., Tsui C.P., Fan J. Modified scheme based on semi-analytic approach for computing non-probabilistic reliability index. Acta Mechanica Solida Sinica. 2010;23(2):115-123. https://doi.org/10.1016/S0894-9166(10)60013-4
- Liu H., Xiao N.C. An efficient method for calculating system non-probabilistic reliability index. Eksploatacja i Niezawodność. 2021;23(3):498-504. https://doi.org/10.17531/ein.2021.3.10
- Guo S.X., Lu Z.Z. A non-probabilistic robust reliability method for analysis and design optimization of structures with uncertain-but-bounded parameters. Applied Mathematical Modelling. 2015;39(7):1985-2002. https://doi.org/10.1016/j.apm.2014.10.026
- Tang Z.C., Xia Y., Xue Q., Liu J. A non-probabilistic solution for uncertainty and sensitivity analysis on techno-economic assessments of biodiesel production with interval uncertainties. Energies. 2018;11(3):588. https://doi.org/10.3390/en11030588
Дополнительные файлы
