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结构可靠性

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structural reliability机械结构在规定的时间内和在规定的条件下不发生失效的能力。它是机械可靠性的一种类型。结构可靠性分析和设计是建立在应力—强度干涉模型理论的基础上的。应力指的是对机械结构完成规定功能有影响的各种外界因素,如载荷、温度等;强度指的是机械结构本身抵抗各种应力的能力。如果强度大于应力,则结构不失效;若强度小于应力,则结构会失效。传统的结构设计用应力和强度的均值来计算安全系数,理论上认为安全系数大于1即不会失效。结构可靠性设计所依据的应力强度干涉模型理论则认为,应力和强度都用均值表示过于粗糙且不符合工程实际。实际上,应力和强度都是服从某种分布的随机变量,若用X=fx(x1,x2,…,xn)表示强度,用Y=fy(y1,y2,…,yn)表示应力,则结构可靠性R是X>Y的概率,即 R=P(X>Y)=P [ fx(x1,x2,…,xn) > fy (y1, y2,…,yn)]式中fx和fy分别是强度和应力的概率密度函数,(x1,x2,…,xn)为构成结构强度的随机变量,(y1, y2,…,yn)为结构应力的随机变量。由此可见,强度均值μx虽然大于应应力—强度干涉模型示意图力均值μY,但由于两者的离散性,则可能出现强度小于应力的干涉区,在此区内结构可能失效,这比安全系数法更科学和合理地描述结构的实际情况。 (撰写:李良巧 审订:章国栋)

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