[发明专利]一种臂架类起重机结构非概率时变可靠性评估方法

说明书

本发明公开了一种臂架类起重机结构非概率时变可靠性评估方法，首先，将臂架类起重机结构进行力学分析并确定其所承受的载荷为不定参量；其次，采用基于凸集的非概率可靠性分析方法，将强度、刚度、稳定性作为约束条件，对臂架类起重机结构的非概率可靠性进行分析，并将时间引入可靠性评估，确定臂架结构的非概率时变可靠性评价模型。本发明既考虑了在样本不足情况下求出可靠性的方法，又考虑了可靠性随时间变化的可靠性指标，并通过工程实例进行验证，具有重要现实意义和推广价值。

技术领域

本发明属于结构评估技术领域，涉及一种起重机结构评估方法，特别是涉及一种臂架类起重机结构非概率时变可靠性评估方法。

背景技术

起重机是大型工程中的常见作业设备，发挥着重要作用，一旦发生安全事故，将会造成严重后果，为了预防大型工程中起重机安全事故，通过建立模型来评估起重机臂架结构非概率可靠性。目前，一些学者通过建立凸模型或区间模型来分析评估可靠性，但未考虑可靠性随时间累计的变化规律，导致所建立的模型并不能满足实际需要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的起重机臂架结构可靠性问题，本发明公开了一种臂架类起重机结构非概率时变可靠性评估方法，首先利用凸模型非概率可靠性相关理论，构建有代表性的凸模型，并用该模型来定义非概率可靠性指标；其次在凸模型的基础上，将非概率功能函数代入到非概率可靠性指标中，求出臂架结构非概率可靠性；最后，结合时变理论求出在时间累计基础上可靠性的变化规律，并通过工程算例来验证可行性，有效解决了现有技术中可靠性随时间变化的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种臂架类起重机结构非概率时变可靠性评估方法，首先，将臂架类起重机结构进行力学分析并确定其所承受的载荷为不定参量；其次，采用基于凸集的非概率可靠性分析方法，将强度、刚度、稳定性作为约束条件，对臂架类起重机结构的非概率可靠性进行分析，并将时间引入可靠性评估，确定臂架结构的非概率时变可靠性评价模型。

作为一种优选实施方式，该评估方法具体是通过如下步骤实现的：

(1)建立臂架类起重机结构的力学模型

a)、将臂架类起重机的主、副臂架结构视为起重机的一个整体的臂架，模型建立；

b)、考虑起重机的危险平面，对回转平面进行受力分析；

c)、确定横向力与竖向力作用下的载荷模型，如图1和图2所示；

d)、确定所需参数：起升重量Q，竖向力P₁，主臂横向力s₁，副臂横向力s₂，轴心受压稳定系数臂架截面积A，杆2与水平面的夹角θ₂，弹性模量E,结构惯性矩I，旋转平面吊臂的临界应力N_cr，臂架截面的抗弯模量W_x；

(2)建立基于凸集的臂架类起重机结构非概率时变可靠性评估模型

a)、基于载荷模型计算危险点的强度σ_max，刚度f，稳定性σ_max1；

b)、根据GB/T 3811—2008的强度、刚度、稳定性失效准则，获得相应的功能函数，依次为U＝[σ]-σ_max，F＝[f₂]-f，Y＝[σ₁]-σ_max1，其中[σ]，[f₂]，[σ₁]均为许用值，由GB/T3811—2008获得；

c)、步骤b)所得功能函数中的不确定参数P₁、Q、s₁、s₂，根据凸集理论确定相应的变差界限ε_i，其中ε_i可通过对已有观测样本进行数据分析来客观决定，