結(jié)構(gòu)可靠性考試試題

共1頁第1頁合肥工業(yè)大學(xué)土木匠程學(xué)院研究生考試一試題考試科目:工程構(gòu)造靠譜性剖析回答以下問題（任選五題，每題16分；第10題必答，20分）構(gòu)造靠譜性的詳細(xì)指標(biāo)有哪些2．工程評估方法研究中常用的幾種數(shù)學(xué)方法3．描述構(gòu)造設(shè)計專家系統(tǒng)的基本構(gòu)成與簡單框圖。4．隨機(jī)變量有哪幾種常有的散布函數(shù)5．工程構(gòu)造動力靠譜性研究還有哪些進(jìn)一步的問題6．作用于構(gòu)造上的荷載怎樣進(jìn)行分類和統(tǒng)計剖析7．常用的構(gòu)造系統(tǒng)靠譜度的剖析模型有哪三類8．構(gòu)造設(shè)計理論水平1與水平2之間有哪些差別9．簡介用于母體參數(shù)預(yù)計的三個常用方法，并對其結(jié)果進(jìn)行比較。10．描述工程構(gòu)造資料性能的質(zhì)量要求。1．構(gòu)造靠譜性的指標(biāo)有哪些構(gòu)造靠譜性是構(gòu)造的強(qiáng)度，穩(wěn)固即所謂安全性，構(gòu)造的合用性，構(gòu)造的持久性的總稱。構(gòu)造的安全性是指（1）構(gòu)造能承受在正常施工和正常使用時，可能出現(xiàn)的各樣作用。（2）構(gòu)造在有時事件發(fā)生時及發(fā)生后，還能保持必需的整體穩(wěn)固性；構(gòu)造的合用性是指在正常使用時，擁有優(yōu)秀的工作性能；構(gòu)造的持久性是指在正常維修和保護(hù)下，擁有優(yōu)秀的持久性能。詳細(xì)到已進(jìn)入適用階段的近似概率模式有無效概率Pf和靠譜指標(biāo)β。2．試比較定值設(shè)計方法和概率設(shè)計方法的不一樣和特色。定值設(shè)計法將相關(guān)參數(shù)當(dāng)作是不變的定值，并主要在經(jīng)驗的基礎(chǔ)上確立設(shè)計安全因數(shù)，因為采用的荷載和資料強(qiáng)度設(shè)計取值的原則不一樣，安全因數(shù)其實不可以從定量上胸懷構(gòu)造的靠譜度。概率設(shè)計法是將作用荷載和抗力都當(dāng)作是隨即變量，并用無效概率或靠譜指標(biāo)來胸懷構(gòu)造的靠譜程度。這類方法以認(rèn)可構(gòu)造有無效的可能性為前提，從抗力大于荷載的概率出發(fā)進(jìn)行靠譜度設(shè)計的，而不是用一個抽象的安全因數(shù)。它比定值法更能揭露構(gòu)造無效的成因，在觀點上更簡單為人們所接受。構(gòu)造絕對安全部是不行能的，這樣的設(shè)計目的也不用要。構(gòu)造設(shè)計的主要目的是在可接受的概率水平上保證構(gòu)造在規(guī)定設(shè)計使用期知足預(yù)期的用途。3．隨機(jī)變量有哪幾種常有的散布函數(shù)（1）二項式散布；X在n次試驗中，事件A出現(xiàn)k次的概率為：P(X=k)=Cnkpkqn-k(n!pkqn-k)/k!(n-k)!（2）均勻散布1xx2x1fxx2x10其余（3）普阿松散布limkPXkCnkpkqnkeknk!（4）正態(tài)散布；密度函數(shù)為x21x2x2fxex2（5）極值散布fxexuexu（6）皮爾遜曲線族；將dyxdy積分dxa0a1xa2x2（7）對數(shù)正態(tài)散布；密度函數(shù)為fy1yuy2expy2eyy22（8）2散布1xfx1x0x2e22224．工程構(gòu)造動力靠譜性研究還有哪些進(jìn)一步的問題1）工程構(gòu)造的動力靠譜性剖析，應(yīng)綜合考慮各樣要素，如與抗震構(gòu)造相關(guān)的地震危險性剖析中的諸要素，以及構(gòu)造使用年限，使用條件及其隨機(jī)變化，各樣隨機(jī)荷載的發(fā)生概率及其組合，結(jié)構(gòu)的剛度，質(zhì)量，強(qiáng)度等的隨機(jī)性。2）多自由度及無窮自由度非線形系統(tǒng)的靠譜性，當(dāng)前多采納等效線形化或數(shù)值模擬法求解，此后應(yīng)進(jìn)一步展開分析解及半分析解的研究。3）疲憊靠譜性及低周頻頻荷載作用下的靠譜性問題。4）因剩余微觀變形的累積超出必定限度，致使構(gòu)造發(fā)生損壞的問題。5）非構(gòu)造構(gòu)件的抗震靠譜性。6）鑒于動力靠譜性剖析的適用設(shè)計方法。7）模糊動力靠譜性。8）聯(lián)合大批震害，風(fēng)災(zāi)及試驗，進(jìn)一步研究損壞準(zhǔn)則及損壞界線。9）按地域統(tǒng)計地震動參數(shù)及風(fēng)荷載的概率散布。10）鑒于動力靠譜性的優(yōu)化設(shè)計以及計算機(jī)協(xié)助設(shè)計和專家系統(tǒng)的研究。5．作用于構(gòu)造上的荷載怎樣進(jìn)行分類和統(tǒng)計剖析作用于構(gòu)造上的荷載有三種分類方法：（1）準(zhǔn)時間變異分類（2）按空間地點的變異分類（3）按構(gòu)造反響分類。借助于統(tǒng)計數(shù)學(xué)研究荷載，當(dāng)前常用兩種概率模型。關(guān)于與時間參數(shù)沒關(guān)的永遠(yuǎn)荷載，一般采用隨機(jī)變量概率模型；關(guān)于與時間參數(shù)相關(guān)的可變荷載，一般采納隨機(jī)過程概率模型。當(dāng)前國內(nèi)外常用安穩(wěn)二次隨機(jī)過程，將可變荷載的樣本函數(shù)模型化為等時段的矩形波函數(shù)其基本假設(shè)為：（1）荷載一次連續(xù)施加于構(gòu)造上的時段長度為τ，而在設(shè)計基準(zhǔn)期T內(nèi)可分為r個相等的時段，即r=T/τ;2）在每一時段τ上，可變荷載出現(xiàn)的概率為p，不出現(xiàn)的概率為q=1-p3）在每一時段τ上，可變荷載出現(xiàn)時，其幅值是非負(fù)的隨機(jī)變量，且在不一樣的時段上其概率散布函數(shù)FQi(x)同樣，這類概率散布稱為隨意時點荷載概率散布；（4）不一樣時段τ上的幅值隨機(jī)變量是互相獨立的，而且在時段內(nèi)能否出現(xiàn)荷載，也是互相獨立的。為安全計，一般是取荷載在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的最大隨機(jī)變量，即QT0tT=maxQ(t)依據(jù)安穩(wěn)二項隨機(jī)過程的等時段矩形波模型，并利用全概率定理和二項定理可導(dǎo)出QT的概率分布：FQTQim(x)=P{Q(t)x,t?τ}=[F(x)]6．常用的構(gòu)造系統(tǒng)靠譜度的剖析模型有哪三種常用的模型大概可概括為以下三種：1）串連系統(tǒng)——由幾個單調(diào)構(gòu)件構(gòu)成的構(gòu)造系統(tǒng)，此中任何一根構(gòu)件損壞，將致使整個構(gòu)造系統(tǒng)損壞，這類系統(tǒng)稱為串連系統(tǒng)，亦稱為最弱聯(lián)桿系統(tǒng)。2）并聯(lián)系統(tǒng)——由幾個單調(diào)構(gòu)件構(gòu)成的構(gòu)造系統(tǒng)，此中一個構(gòu)件損壞，將不致使整個系統(tǒng)破壞，這類系統(tǒng)稱為并聯(lián)系統(tǒng)。3）混聯(lián)系統(tǒng)——實質(zhì)的超靜定構(gòu)造往常有多種損壞型式，每一種損壞型式可模型化為一個并聯(lián)系統(tǒng)，而多種并聯(lián)系統(tǒng)還可組合成一個串連系統(tǒng)，這就構(gòu)成混聯(lián)系統(tǒng)。7．構(gòu)造設(shè)計理論水平1和水平2之間有哪些差別水平1分別在荷載效應(yīng)和構(gòu)造抗力的基本變量的設(shè)計取值上考慮了概率原則，而設(shè)計安全系數(shù)則主假如依據(jù)經(jīng)驗確立的。這類方法稱為半概率法。水平2將極限狀態(tài)函數(shù)中相關(guān)荷載效應(yīng)和構(gòu)造抗力的基本變量均視為隨機(jī)變量，并考慮了二者的聯(lián)合散布，以此成立與構(gòu)造無效概率有內(nèi)在聯(lián)系的安全指標(biāo)，作為權(quán)衡構(gòu)造安全度的尺度。這樣的方法本是一種嚴(yán)格的概率方法，但因在剖析中忽視或簡化了基本變量隨時間變化的關(guān)系，在辦理極限狀態(tài)方程和非正態(tài)隨機(jī)變量時采納了近似的線形化方法，以及因為統(tǒng)計數(shù)據(jù)不夠充分，進(jìn)而確定基本變量的散布種類時有相當(dāng)?shù)慕菩缘?，所以這類方法往常稱之為近似概率法。8．有一圓形截面鋼桿，已知資料的折服極限R的均值mR=29N/cm2，標(biāo)準(zhǔn)差σR2；＝cm圓桿直徑d的均值md＝，標(biāo)準(zhǔn)差σd當(dāng)鋼桿承受軸向拉力＝±18kN時，試確立其=.F靠譜指標(biāo)及無效概率。2取極限狀態(tài)方程Z=d2R－F4用中心點法mZ＝md2mR－F422Z2＝mdmRd＋4md2mRR2mZ4m2mRF＝dβ＝22Zmmdm2m2dR4dRR當(dāng)F＝18kN時，將mR2，σR2，md＝，標(biāo)準(zhǔn)差σd=29N/cm＝cm=代入，得β＝Pf＝Φ（-β）=當(dāng)F＝－18kN時，將mR=29N/cm2，σR＝cm2，md＝，標(biāo)準(zhǔn)差σd=代入，得β＝Pf＝Φ（-β）=9．簡介用于母體參數(shù)預(yù)計的三個常用方法，并對其結(jié)果進(jìn)行比較。用于母體參數(shù)預(yù)計的三個常用方法為矩法，次序慣量法，最大似然預(yù)計法。（1）矩法。用子樣均勻值和方差分別預(yù)計母體的均勻值和方差u?u?X1,X2,Xn1nXXini11n22?2X1,X2,,XnS2?niXiX1或?21nXS221i12）次序慣量法。子樣中位數(shù);Xm定義為子樣X1,X2,???,Xn的函數(shù)；關(guān)于子樣的一個實現(xiàn)將它按大小序次擺列，取居中的一個數(shù)為子樣中位數(shù)Xm的察看值，記作Xm1Xk1若n2k12XkXk1若n2k子樣極差R定義為子樣X12n將它按大小序次擺列，取最大值,X,???,X的函數(shù)，對子樣的一個實現(xiàn)，與最小值之差為R的察看值，并記作RmaxX1,X2,,XnminX1,X2,,Xn當(dāng)母體為連續(xù)且其概率密度函數(shù)為對稱的狀況，常用子樣中位數(shù)來預(yù)計母體均值用極差來預(yù)計母體標(biāo)準(zhǔn)差用R來預(yù)計σ不如用S來預(yù)計靠譜，當(dāng)n越大，靠譜性越差。（3）最大似然預(yù)計法母體的密度函數(shù)f(x,θ)為已知，對如子樣X1,X2,???,Xn的一個實現(xiàn)的聯(lián)合密度函數(shù)，記作nLLX1,X2,,Xn;fxi,i1稱之為似然函數(shù)。若存在的一個值使得似然函數(shù)L(x1,x2,???,xn;θ)在θ=時，則稱是的一個最大似然預(yù)計值?？闪頛x1,x2,,xn;max求得一個值10．描述工程構(gòu)造資料性能的質(zhì)量要求。在工程靠譜度設(shè)計中，資料性能的主要指標(biāo)是資料的強(qiáng)度，依據(jù)大批的實測資料統(tǒng)計剖析表示，資料強(qiáng)度的概率散布能夠以為聽從正態(tài)散布或?qū)?shù)正態(tài)散布。資料性能的質(zhì)量，可用其散布的均勻值uf和標(biāo)準(zhǔn)差σf（或異變系數(shù)Vf=σf/uf）來表示；也能夠用規(guī)定的性能特色標(biāo)準(zhǔn)值fK及低于該值的偏低率PK來描述。關(guān)于正態(tài)散布能夠獲得uf=f