工程结构可靠度分析读书报告

工程结构可靠度理论发展成就及趋势综述

1.工程结构可靠度理论的发展历史

可靠度是指结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率，是人们在工程实践中逐渐对荷载和材料的不确定性因素认识的基础上发展起来的。结构可靠度从研究层次上分，可分为考虑单一失效模式的构件可靠度和同时考虑多失效模式的体系可靠度；从考虑结构抗力与荷载是否与时问有关又可分为时变可靠度和时不变可靠度，在这方面，仅考虑荷载随时间变化的研究较多，如针对地震作用和风荷载等动力荷载，这时，通常又分为动力可靠度和静力可靠度下面就对可靠度理论发展历史和研究现状作简要的概述。

结构可靠度理论的研究可以追溯到20世纪初，主要研究集中在前苏联，直到1947年苏联尔然尼钦提出了一次二阶矩方法，以及同期美国Freudenthal发表的“The safety of structure”一文，标志着可靠度理论的确立。从20世纪40年代末到60年代末，结构可靠度一直处于基本理论研究阶段，现在讲的传统可靠度理论大都是在这一时期形成的，涉及的问题都比较简单和抽象。直到1969年，Cornell提出在可靠度分析中应用直接与失效概率相联系的可靠指标β来衡量结构的可靠度，并且建立与尔然尼钦相似的一次二阶矩理论。1974年加拿大Lind提出将可靠指标转化为易于为工程界接受的分项系数的形式，推动了结构可靠度理论在设计规范中的应用。1974年Hasofer和Lind提出由失效面到原点的最小距离定义的可靠揩标β，使得对应同一失效面建立失效方程的不同表达形式可以得到唯一的可靠指标。1977年Rackwitz 和Fiessler提出当量正态化方法，将非正态随机变量在验算点处转化为正态随机变量，拓宽了一次二阶矩方法的应用范围，后来被JCSS（国际安全度联合委员会）所采纳，即现在所称的JC法。1984年，大连理工大学提出的实用分析法，使一次二阶矩法在实际应用中计算更为简便，且精度相差不多。至此，结构可靠度理论逐渐由研究走向了应用。

一次二阶矩方法以计算简单且精度能满足大多工程要求而广泛在工程界应用。但对于一些情况，如特殊分布类型以及结构功能函数在验算点处的非线性程度较高时，这样一次二阶矩方法得到的结果误差太大，为此人们对二次二阶矩可靠度理论进行了研究，即结构功能函数在验算点处作二次展开，计算的精度明显好于一次二阶矩方法，

不过也增加了计算的复杂程度。在二次二阶矩研究方面，1979年Fiessler首先采用Taylor二次展开和曲率拟合二次曲面，对二次二阶矩方法进行了较全面的研究，以后经过Tvedt（1988，1989），Kiureghian（1987）和Cai和Elishakoff（1994）的研究，二次二阶矩方法逐渐适用于更广泛的方面。另外，相关文献分别对一次三阶矩和二次四阶矩可靠度方法也进行了研究。

以上讲的结构可靠度分析方法，主要针对单个失效模式了，也就是处于结构构件层次。但是在实际工程中，面对的大都是复杂的结构体系，最终需要确定的也是整个体系的可靠度。近20年来，随着有限元法，计算机技木和概率网络理论的发展，结构体系可靠度理论得到很大的发展，特别是在机械和电子方面，体系可靠度理论己进入实用阶段。但在土木工程方面，由于问题的复杂性，基本上还处于理论研究阶段，下面就结构体系可靠度发展概况做简单的综述。

结构体系可靠度的研究从20世纪60年代开始，主要研究方法有失效模式法和稳定构形法。由于稳定构形法在寻找稳定构形和确定极限状态方程表达式方面存在困难，所以目前体系可靠度研究主要采用失效模式法。采用失效模式法分析结构体系可靠度时，主要问题在于寻找结构主要失效模式和计算结构体系可靠度。在寻找结构主要失效模式方面，具有代表性可分为两类，一类是基于故障树失效图建立起来的。如1979年Ang等采用故障树分析方法，借助网络搜索技术识别结构系统的主要失效模式，并通过网络评估方法综合给出结构系统的失效概率。根据失效图，1984年Mutotsu提出了分支定界法，Melchers提出了截断枚举法，1982年P.T.Thoft提出β-unzipping方法。这类方法适用范围广，不易遗漏主要失效模式，但计算复杂且计算量也较大。另一类方法是1975年Moses提出的荷载增量法，该法是在传统的结构极限状态分析思想上，结合概率论和数理统计理论，考虑单元对荷载的利用率和利用率的变化，使荷载按比例增加，通过分析结构的失效过程，求出一系列主要失效模式。该方法计算简单，但较容易漏掉主要失效模式，在确定荷载增量比例时，也存在人为因素。冯元生、董聪等对此法进行了改进。在找出结构体系的主要失效模式后，结构体系可靠度一般通过近似计算确定。具有代表性的是区间估计法和点估计法。其中区间估计法有1967年Conrnell提出的宽界限法和1979年O.Ditlevsen提出的窄界限法具有代表性。宽界限法给出的精度较差，窄界限法在相关系数小干0.6的情况下，可以给出具有实用价值的界限。另外，1993年Zhang推导了3阶界限理论的估计公式，但还不能很好解决多模式联合失效概率的计算问题，实用性不大。点估计法具有

代表性的是1981年A.H-S.Ang等提出的概率网络估计技术（Probabilistic Network Evaluation Technique，简称PNET法），该法主要思想是将各主要失效模式按彼此相关的密切程度分为若干组，从各组中选出一个失效概率最大的失效模式作为代表失效模式，各代表失效模式近似认为相互独立。该方法计算简便，能满足工程要求。但在相关系数的选取上主要凭经验选取，且选取的好坏对计算结果有较明显的影响。2.工程结构可靠度分析方法综述

自20世纪20年代起，国际上开始了结构可靠性基本理论的研究，并逐步扩展到建筑结构分析和设卞领域。我国对结构可靠度理论的研究始于20世纪50年代，在诸多专家、学者的努力下，自80年代以来结构可靠度方而的理论和应用有了很大的进展。下面介绍几种常用的结构可靠度分析方法：

2.1一次二阶矩法

一次二阶矩法是近似计算可靠度指标最简单的方法，只需考虑随机变量的前1阶矩(均值)和二阶矩(标准差)和功能函数泰勒级数展开式的常数项和一次项，并以随机变量相对独立为前提，在笛卡尔空间内建立求解可靠指标的公式。因其计算简便，大多情况下计算精度又能满足工程要求，已被工程界广泛接受。基于一次二阶矩的分析方法主要有以下4种：

2.1.1中心点法

中心点法是结构可靠度研究初期提出的1种方法，其基本思想是首先将非线性功能函数在随机变量的平均值(中心点)处进行泰勒展开并保留至一次项，然后近似计算功能函数的平均值和标准差，进而求得可靠指标。该法的最大优点是计算简便，不需进行过多的数值计算，但也存在明显的缺陷：1)不能考虑随机变量的分布概型，只是直接取用随机变量的前1阶矩和二阶矩；2)将非线性功能函数在随机变量均值处展开不合理，展开后的线性极限状态平面可能较大程度地偏离原来的极限状态曲面；3)可靠度指标会因选择不同的安全裕量方程而发生变化；4)当基本变量不服从正态或对数正态分布时，计算结果常与实际偏差较大。故该法适用于基本变量服从正态或对数正态分布，且结构可靠度指标β=1～2的情况。

2.1.2验算点法(J C)

很多学者针对中心点法的弱点，提出了相应的改进措施。验算点法，即Rackwitz 和Fiessler提出的后经Hasofer和Lind改进被国际结构安全度联合委员会(J CSS)所推

荐的J C 法就是其中的1种。作为中心点法的改进，主要有2个特点：1)当功能函数Z 为非线性时，不以通过中心点的超切平面作为线性近似，而以通过Z =0上的某1

点),,,,(**3*2*1*n x x x x X ???的超切平面作为线性近似，以避免中心点法的误差；2)当基本变

量i x 具有分布类型的信息时，将i x 的分布在),,,,(**3*2*1n x x x x ???处以与正态分布等价的条

件变换为当量正态分布，这样可使所得的可靠指标β与失效概率f P 之间有1个明确的对应关系，从而在β中合理地反映分布类型的影响。该法能够考虑非正态的随机变量，在计算工作量增加不多的条件下，可对可靠度指标进行精度较高的近似计算，求得满足极限状态方程的“验算点”设计值，便于根据规范给出的标准值计算分项系数，以利于设计人员采用惯用的多系数设计表达式。

在以上两种方法基础上，目前还出现了某些改进的计算方法，其中以设计点法为代表。

2.1.3映射变换法

对于结构可靠度分析中的非正态随机变量，JC 法用当量正态化的方法将非正态随机变量“当量”为正态随机变量，从而应用正态随机变量可靠度的计算方法来计算结构的可靠指标。如采用数学变换的方法将非正态随机变量变换为正态随机变量。问题也同样可以解决。从计算过程上与JC 法比较，映射变换法少了JC 法的当量正态化过程，但多了映射变换的过程，因而二者计算量基本相当；JC 法采用当量正态化的方法，概念上比较直观，而映射变换法在数学上更严密一些，因而结构可靠度分析方法的进一步发展就转化为采用映射变换法将非正态随机变量正态化(如后面的二次二阶矩法)。

2.1.4实用分析法

该法是由赵国藩院士在取用Paloheimo 和Hannus 所提出的加权分位值方法中的某些概念后提出的。在该法中，当量正态化的方法是把原来的非正态变量i X 按对应与i p 或1-i p 有相同分位值（i f x ）的条件下，用当量正态变量i X 代替，并要求当量正态变量的平均值'i

X μ与原来的非正态变量i x 的平均值i x μ相等。与JC 法相比，该法计算简单而精度相差不多。

JC 法、映射变换法、实用分析法等将非正态变量的正态化处理方法均来自于

Rosenblatt变换，即Rosenblatt变换才是它们的一般形式。与早期传统的矩阵分析法相比，虽有比较明显的优点,但在实用上还有诸多不便，如计算机计算需要较多的原始数据，需求解关于可靠指标的方程以及迭代过程繁琐等。

在实际工程中，随机变量可能存在一定的相关性。对于含有相关随机变量的结构可靠度问题，早期研究采用正交变换法。近年来，一些研究将现有的可靠度计算方法推广，直接在广义空间内建立求解可靠指标的迭代公式，不需过多的准备工作，应用简单。若将笛卡尔空间视为1种特例，则广义随机空间便不难理解了。由此，便出现了广义随机空间内的可靠度分析方法，其分类与笛卡尔空间中的可靠度分析方法类似。

2.2二次二阶矩法

当结构的功能函数在验算点附近的非线性化程度较高时，一次二阶矩法的计算精度就不能满足一些特别重要结构的要求了。国外早期的做法是将非线性功能函数在验算点处做二次展开，此法虽能解决问题，但因计算复杂而不便应用。近年来，一些学者把数学逼近中的拉普拉斯渐进法用于可靠度研究中，取得了较好的效果.因该法用到了非线性功能函数的二阶偏导数项,故应归属于二次二阶矩法。从公式的表达上可以看出，二次二阶矩法的结果是在一次二阶矩法结果的基础上乘1个考虑功能函数二次非线性影响的系数，所以可以看作是对一次二阶矩法结果的修正。需要强调的是，在广义随机空间中，对于随机变量变换前后相关系数的取值依据的是变换前后的相关系数近似相等，这相当于一次二阶矩法随机变量间的一次变换，对于二次二阶矩法是否考虑随机变量间的二次变换项，以及二次变换项如何考虑是需要进一步研究的问题。

2.3二次四阶矩法

上述2种方法的精度能得以保证的1个基本前提是采用的随机变量分布概型是正确的，且随机变量的有关统计参数是准确的，而随机变量分布概型是应用数理统计的方法经过概率分布的拟合优度检验后推断确定的，统计参数是通过统计估计获得的。分布概型及统计参数的准确与否依赖于样本的容量、统计推断及参数估计的方法.二次四阶矩法利用信息论中的最大熵原理构造已知信息下的最佳概率分布，基本上避免了前2种方法因采用经过人为加工处理过的基本资料而可能改变其对现实真实反映的问题，从这一点看二次四阶矩法是优秀的,但关于该法的研究还较少，仍处于发展

阶段。

2.4蒙特卡罗(Monte Carlo)法

蒙特卡罗法是结构可靠度分析的基本方法之一，具有模拟的收敛速度与基本随机向量的维数无关、极限状态函数的复杂程度与模拟过程无关、无需将状态函数线性化和随机变量当量正态化、能直接解决问题、数值模拟的误差可由模拟次数和精度较容易地加以确定的特点。但是，当实际工程的结构破坏概率在10-3以下时，该法的模拟数目就会相当大，进而占用大量时间。该法既可用来分析确定性问题，也可用来分析不确定问题。由于具有相对精确的特点，除用于一些复杂情况的可靠度分析外，也常用于各种近似分析方法的计算结果校核。近年来，经过科技人员的努力,各种结合蒙特卡罗法降低方差的技巧应运而生,如对偶变量法、分层采样法、重要抽样法等均尽可能地减少了模拟抽样数,提高了计算效率，如图解渐进法和Monte Carlo递进法。

2.5响应面法

大型复杂结构的内力和位移一般要用有限元法进行分析，这时结构的响应与结构上作用荷载之间的关系不能再用1个显式表示。当对结构或结构构件进行可靠度分析时，所建立的极限状态方程也不再是1个显式，从而造成了迭代求解可靠度的困难.响应面法是10a发展起来的处理此类问题的1种有效方法，其基本思想是先假设1个包括一些未知参量的极限状态变量与基本变量之间的解析表达式，然后用插值的方法来确定表达式中的未知参量。由于响应面法的精度是由表达式和插值点的位置确定的，所以这两方面便成为响应面法所要研究的主题。

2.6随机有限元法(SFEM)

有限元法(FEM)作为1种非常有效的数值方法，已广泛用于工程领域,在结构工程中也发挥着尤为重要的作用。从理论上讲,确定性物理模型的有限元分析可达到任意要求的精度。但在实际工程中，由于各类结构或构件的物理特性、几何参数等具有一定程度的不确定性。这种不确定性将导致结构力学特性的不确定，对结构的临界性能和可靠性有较大影响，尤其是在随机结构动力分析中，结构参数的变异可能引起结构动态响应的大幅变化，甚至超过外激励随机性对动响应的影响。因此，20多年来，人们广泛关注确定性FEM推广用于随机力学问题的分析及FEM和结构可靠性分析的结合。SFEM是20世纪80年代初发展起来的处理随机现象的分析工具，它采用确定性分析与概率统计相结合的方法，综合考虑了各物理量的随机性。该法先求出结构相

应的统计特征量，从而进行结构的可靠性分析.与FEM比较，SFEM在物理建模上更符合客观实际，也更合理，尤其是当有关参数的统计特性可知时，SFEM可提供较精确的分析结果。但由于有限元法本身全离散的特性，使问题求解的未知数大大增加，因而无论是基于摄动解或一次二阶矩的随机有限元,还是基于统计方法的随机有限元，都不可避免地存在着计算量过大和精度不易控制的问题。鉴于此,SFEM和模糊FEM与反优化模型的结合必将是今后的研究方向。

Monte Carlo与有限元的结合也有人做过深入的研究，但其计算量大的弱点仍无法弥补。基于SFEM和Monte Carlo有限元2种方法的缺陷，响应面有限元法应运而生。该法以其既能利用确定性有限元法，又能减少数值模拟次数的优点引起了国内外的关注。对结构可靠度分析方法的研究目前已呈现出从随机模型向模糊模型、非随机模型发展的趋势，相对于比较成熟的随机模型,后两者的研究还很少。传统的可靠度分析仅局限于正常使用阶段且已达到了相对成熟的程度，近年来，许多研究人员已经开始了针对结构生命全过程的其他2个阶段(施工建造期和老化期)的可靠度分析方的研究，取得了一定的进展。

3.国内学者已经开展的可靠度研究工作简介

1992年，中国土木工程学会桥梁与结构工程学会结构可靠度委员会在南京举行的《工程结构可靠性》全国第三届学术交流会议上作了“结构可靠性研究十年”的报告中，对1982年至1992年的203篇研究文献，作了简明扼要的总结，主要有以下几方面的内容：

3.1可靠性一般理论的若干问题

（1）可靠度计算方法的改进。这方面的主要研究成果有：实用分析法，分位值法，β值简易计算法，三参数正态尾部逼近法，简易积分法，数值积分法，多重积分法，优化法，蒙特卡罗法和?法等。

（2）荷载统计及荷载效应组合。这方面的成果有：某些荷载的小样本统计分析，荷载最大值概率分布，码头堆货荷载，公路桥面桥面铺装自重，波浪力等统计分析的研究成果。

（3）模糊可靠度。这方面的成果有模糊数学在结构可靠性评估、地震烈度评定、抗震设计、正常使用极限状态、专家系统、体系可靠性等方面的应用。

3.2结构体系可靠性问题

这方面的研究成果有：一维杆系、二维板系、三位大体积体系等方面的体系可靠性问题的研究。但还需要重点研究破坏机理、破坏准则，寻找主要失效模式，解决相关性问题等。

3.3结构体动力可靠性问题

这方面的研究成果有：

（1）结构失效或破坏机理与机制；

（2）动态荷载的统计特征；

（3）结构反应的概率分析；

（4）结构抗力概率统计分析。

3.4结构疲劳可靠性问题

主要是结合铁路桥梁结构可靠度设计规范进行研究所取得的成果：

（1）对混凝土、钢筋、钢丝、钢绞线、钢结构及其构造细节，提出了在等重复应力下的疲劳强度设计参数，并对变幅提出了等效的方法；

（2）在铁路列车运营情况调查的基础上，制定了不同线路运量的级的标准荷载效应比频谱，为铁路桥梁疲劳荷载效应谱的制定创造了条件；

（3）对工程结构疲劳承载能力极限状态可靠性验算，分别提出了等效重复应力系数法、等效重复应力可靠指标法和极限损伤度法；

（4）继续混凝土受弯构件正截面和斜截面进行了大量地试验研究，为结构承载能力极限状态可靠性研究积累了原始资料；

（5）对铁路混凝土和钢桥梁的荷载效应谱进行了大量实测，为铁路桥梁荷载效应谱的制定提供了重要资料。

3.5岩土工程的可靠性问题

国内在岩土工程中应用概率统计方法研究的主要内容有：

（1）概念的探讨。主要提出了岩土工程可靠性的研究应建立在两个正确认识的基础上，即对概率统计的正确认识和对岩土力学以及岩土工程学的认识。

（2）岩土参数估计的研究。这是岩土工程可靠性分析的关键和难点。

（3）将可靠度方法引入各类岩土工程问题，包括计算分析方法的研究。除了一次

二阶矩方法外，还有随机有限元、高阶矩和蒙特卡罗法等也开始引入岩土工程的可靠性分析。在研究岩土工程可靠性问题时，必须考虑到与上部结构不同的特点：①岩土是自然的产物，其各种属性随空间和时间的变异一般都很大，有时还难以捉摸；②岩土工程的规模和尺寸比一般结构工程巨大，岩土特性随空间的变异性必须考虑；③岩土是高度非线性材料，在不同应力水平下具有很不相同的变形特征；相应的极限状态方程的非线性也十分显著。

3.6已由工程结构的可靠性鉴定问题

对已有工程结构可靠性的鉴定问题，特别是安全鉴定，随着大量出现的结构老化现象已成为结构维修改造中经常遇到的实际问题。在已由工程结构可靠性鉴定的理论研究和应用方面，研究成果有：

（1）以近代结构可靠性理论和结构可靠性设计标准为基础，编制了部分已有工程结构可靠性鉴定的规程、规范和标准；

（2）将部分专家知识与计算机技术相结合，发展了一批已有工程结构可靠性鉴定的专家系统，其中有的是利用了国外现成的框架，有的是自己编制了推理方法；

（3）对已有工程结构在使用期间最佳维修决策，提出了动态的可靠度概念。

除了上述六个问题外，以结构可靠性为核心的其他工程问题的研究也得到了广泛的注意。例如，结构在各种使用状态下能否满足实际要求的可靠性问题，结构及其组成材料的质量控制问题等等。

4.目前结构可靠度研究的主要方向

4.1在役结构的可靠度评估和维修决策问题

对在役建筑结构的可靠度评估与维修决策已成为建筑结构学的边缘学科。它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论,而且与施工技术、检测手段和建筑物的维修使用情况等有着密切的关系。对已有结构可靠度的评估采用的方法属于“实用分析法”是在传统经验方法的基础上,结合现代检测手段和计算技术的一种评估方。目前,对已有结构的可靠度分析方法,是以当时实测的结构材料强度和构件截面尺寸为依据，没有考虑腐蚀环境中材料性能的变化。如何根据已有结构本身材料性能的实测结果,来推断该结构的抗力随时间的变化而变化的规律,进而计算该结构继续使用期内的可靠度或评估该结构的使用寿命,是已有结构可靠度研究的一项重要内容。

随着使用年限的增长,混凝土的老化问题日益突出。对于耐久性不足或老化的结构，存在一个最佳维修决策的问题。在目前的研究中，有些内容过于理论化，与实际工程问题相差较远。另外，对处于不同环境下建筑物使用寿命的安全性评估问题，在结构设计的工作寿命期如何通过正常使用和必要的维护保证结构应有的可靠度，超过正常使用年限后如何安全地继续服役等都应是可靠度研究的重要方面。

4.2腐蚀环境下结构可靠度的分析

对于钢筋混凝土结构，其常见的腐蚀失效模式为:混凝土的碳化作用引起钢筋腐蚀、氯离子侵蚀引起钢筋局部腐蚀、硫酸盐或硫酸溶液对混凝土的腐蚀破坏。对腐蚀环境中混凝土结构的可靠度分析，目前国内外的研究多数集中在氯离子侵蚀环境中钢筋混凝土结构可靠度的变化，对硫酸盐腐蚀地下混凝土结构使混凝土体积膨胀，从而使其瓦解方面的研究还不是很多。在现今的这些研究中，有的并未考虑结构设计参数对混凝土中钢筋腐蚀起始时间和钢筋锈蚀速度的影响，有的虽做了考虑，但并没有考虑二者之间的相关性。因此，结果不尽合理。

4.3基于时变抗力的结构可靠度分析

结构在进入老化期后，抗力随时间不断衰减，因此结构的可靠度分析必须考虑抗力随时间变化的情况。许多学者也做了很多的工作，主要有多维积分的拉普拉斯渐进法、蒙特卡洛法、随机过程的上跨阈理论等。但是这些方法不仅在工程应用中比较困难，计算过程复杂，而且当考虑抗力随时间变化，结构可靠度的分析方法应与现行结构可靠度设计统一标准采用的可靠度分析方法有较好的协调性时，上述方法都不具备这样的特点。

5.结构可靠度理论研究的发展趋势及方向

5.1正常使用极限状态可靠度的研究

比起承载力破坏，结构在正常使用极限状态中出现的裂缝、变形等问题要广泛的多，对人民的正常生活影响也更为直接。因此，对于正常使用极限状态的研究应加以深化。如使用状态的失效应明确界定；对影响使用的各种因素应进行研究，并以概率和可靠度形式加以探讨等。

5.2结构疲劳可靠度的研究

结构疲劳可靠度的分析包括结构或结构材料的疲劳性能、反复荷载的统计技术、

疲劳累积损伤准则和可靠度分析方法等几个方面。混凝土结构疲劳问题的研究要比钢结构的研究相应晚一些，但是其发展速度较快，并且已经成为系统的分析计算理论。随着计算机技术的提高，重大工程和特殊建筑结构的疲劳可靠度设计得到了发展。通过计算机，可以测试结构构件荷载效应谱和进行统计分析。同时，在进行结构疲劳可靠度设计，为了求得结构构件关键部位材料的应力谱，需要了解材料在变幅重复应力下的变形性能，为此应加强对结构材料疲劳性能和材料本构关系的研究。

5.3结构模糊可靠度的研究

结构的模糊可靠度就是应用模糊概率分析研究结构的可靠度。模糊性是由于边界的不清晰引起的，它是工程实际设计中两种不确定性中的一种。由于使用年限的增长，现有结构的安全性能越来越低。因此对结构随机模糊性的研究，对现有结构可靠度的评估具有重要的现实意义。

5.4结构动力可靠度的研究

结构动力可靠度的研究包括抗风结构可靠度的分析和抗震结构可靠度的研究。对抗风结构可靠度的研究，主要从安全度和舒适度来分析，其中安全度是重点。抗风结构的动力可靠度是指结构在强风作用下的安全度。对其的分析要涉及到风荷载的统计、结构动力特性的计算、结构静力及动力反应的统计、结构破坏的机理等，每个方面都十分复杂，需要认真地研究。

5.5结构体系可靠度的研究

对结构体系可靠度的分析主要包括选取失效模式和计算失效概率两个方面。寻找失效模式，主要是找失效概率值较大的，即主要失效模式。但是对于一个工程结构通常存在很多的失效模式，很难鉴别哪一个是主要的，寻找起来也比较困难。由于问题的复杂性，无论是理论上还是在应用上，都与工程要求有较大的差距。所以它是一个需要深入研究的问题，这种研究不只是对现有方法的进一步发展，更重要的是可能要改变研究的角度和采用性的研究方法。

6.结语

不确定性是工程结构设计、施工和使用中存在的客观现象，对这种客观现象的认识由来已久，但真正用理论的方法加以研究，并努力用于结构设计规范才是近几十年的事情。

传统的经验安全系数设计法已使用了多年，对其中所蕴含的安全度不能给予科学的解释，对安全系数大小的取值，则是根据工程事故率的高低来不断调整的，这不免要以过大的材料浪费和潜在的巨大经济利益、生命损失为代价。用理性的方法逐步取代经验性的方法，或逐步减少经验性的成分，是科学技术发展的必然结果，也是事物发展的基本规律，但事物的发展要有一个过程。工程结构可靠度作为一种处理和分析工程结构中随机性的理论和方法，正处在这样一个发展的过程之中，除了在理论上尚需提出新的问题并不断深入研究外，在规范应用中，还需根据工程结构的特点外，在规范应用中，还需根据工程结构的特点并考虑以往的工程设计和使用经验对可靠性设计方法加以论证，逐步改进其中的不完善之处。

本文对工程结构可靠度的国内外研究现状进行了概括性介绍，其目的是使我国在工程结构可靠度的理论研究和应用方面有新的发展，从而推进我国结构设计理论的不断改革。

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结构动力学读书笔记

《结构动力学》读书报告 学院 专业 学号 指导老师 2013 年 5月 28日

摘要：本书在介绍基本概念和基础理论的同时，也介绍了结构动力学领域的若干前沿研究课题。既注重读者对基本知识的掌握，也注重读者对结构振动领域研究发展方向的掌握。主要容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构动力学的前沿研究课题。侧重介绍单自由度体系和多自由度体系，重点突出，同时也着重介绍了在抗震中的应用。 1 概述 1.1结构动力学的发展及其研究容： 结构动力学，作为一门课程也可称作振动力学，广泛地应用于工程领域的各个学科，诸如航天工程，航空工程，机械工程，能源工程，动力工程，交通工程，土木工程，工程力学等等。作为固体力学的一门主要分支学科，结构动力学起源于经典牛顿力学，就是牛顿质点力学。质点力学的基本问题是用牛顿第二定律来建立公式的。牛顿质点力学，拉格朗日力学和哈密尔顿力学是结构动力学基本理论体系组成的三大支柱。 经典动力学的理论体系早在19世纪中叶就已建立，。但和弹性力学类似，理论体系虽早已建立，但由于数学求解上的异常困难，能够用来解析求解的实际问题实在是少之又少，能够通过手算完成的也不过仅仅限于几个自由度的结构动力体系。因此，在很长一段时间，动力学的求解思想在工程实际中并未得到很好的应用，人们依然习惯于在静力学的畴用静力学的方法来解决工程实际问题。 随着汽车，飞机等新时代交通工具的出现，后工业革命时代各种大型机械的创造发明，以及越来越多的摩天大楼的拔地而起，工程界日新月异的发展和变化对工程师们提出了越来越高的要求，传统的只考虑静力荷载的设计理念和设计方法显然已经跟不上时代的要求了。也正是从这个时候起，结构动力学作为一门学科，也开始受到工程界越来越高的重视，从而带动了结构动力学的快速发展。 结构动力学这门学科在过去几十年来所经历的深刻变革，其主要原因也正是由于电子计算机的问世使得大型结构动力体系数值解的得到成为可能。由于电子计算机的超快速度的计算能力，使得在过去凭借手工根本无法求解的问题得到了解决。目前，由于广泛地应用了快速傅立叶变换（FFT），促使结构动力学分析发生了更加深刻地变化，而且使得结构动力学分析与结构动力试验之间的相互关系也开始得以沟通。总之，计算机革命带来了结构动力学求解方法的本质改变。 作为一门课程，结构动力学的基本体系和容主要包括以下几个部分：单自由度系统结构动力学，；多自由度系统结构动力学，；连续系统结构动力学。此外，如果系统上所施加的动力荷载是确定性的，该系统就称为确定性结构动力系统；而如果系统上所施加的动力荷载是非确定性的，该系统就称为概率性结构动力系统。 1.2主要理论分析 结构的质量是一连续的空间函数，因此结构的运动方程是一个含有空间坐标和时间的偏微分方程，只是对某些简单结构，这些方程才有可能直接求解。对于绝大多数实际结构，在工程分析中主要采用数值方法。作法是先把结构离散化成为一个具有有限自由度的数学模

工程结构荷载与可靠度设计原理_复习资料

荷载与结构设计原理总复习题 一、判断题 1.严格地讲，狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与间接作用等价。（N） 2.狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与作用等价。（Y） 3.广义的荷载包括直接作用和间接作用。（Y） 4.按照间接作用的定义，温度变化、基础不均匀沉降、风压力、地震等均是间接作用。（N） 5.由于地震、温度变化、基础不均匀沉降、焊接等引起的结构内力变形等效应的因素称为间接作用。（Y） 6.土压力、风压力、水压力是荷载，由爆炸、离心作用等产生的作用在物体上的惯性力不是荷载。（N） 7.由于雪荷载是房屋屋面的主要荷载之一，所以基本雪压是针对屋面上积雪荷载定义的。（N）8.雪重度是一个常量，不随时间和空间的变化而变化。（N） 9.雪重度并非一个常量，它随时间和空间的变化而变化。（N） 10.虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的 关系，但是两者不一定同时出现。（Y） 11.汽车重力标准是车列荷载和车道荷载，车列荷 载是一集中力加一均布荷载的汽车重力形式。 （N） 12.烈度是指某一地区遭受一次地震影响的强弱程度，与震级和震源深度有关，一次地震有多个烈度。（Y） 13．考虑到荷载不可能同时达到最大，所以在实际工程设计时，当出现两个或两个以上荷载时，应采用荷载组合值。（N） 14.当楼面活荷载的影响面积超过一定数值需要 对均布活荷载的取值进行折减。（Y） 15.土的侧压力是指挡土墙后的填土因自重或外 荷载作用对墙背产生的土压力。（Y） 16.波浪荷载一般根据结构型式不同，分别采用不同的计算方法。（Y） 17.先张法是有粘结的预加力方法，后张法是无粘结的预加力方法。（Y） 18.在同一大气环境中，各类地貌梯度风速不同，地貌越粗糙，梯度风速越小。（N）19.结构构件抗力R是多个随机变量的函数，且近似服从正态分布。（N） 20.温度作用和变形作用在静定结构中不产生内力，而在超静定结构中产生内力。（Y） 21.结构可靠指标越大，结构失效概率越小，结构越可靠。（Y） 22.朗肯土压力理论中假设挡土墙的墙背竖直、光滑、填土面水平无超载。（Y） 23.在朗肯土压力理论的假设中，墙背与填土之间既无摩擦力也无剪力存在。（Y） 24.在朗肯土压力理论的假设中，墙背与填土之间虽然无摩擦力，但仍有剪力存在。（N） 25.土的自重应力为土自身有效重力在土体中引起的应力。（Y） 26.不但风的作用会引起结构物的共振，水的作用也会引起结构物的共振。（Y） 27.平均风速越大，脉动风的幅值越大，频率越高。（N） 28.风压是指风以一定的速度向前运动受到阻塞时对阻塞物产生的压力。（Y） 29.地震作用中的体波可以分为横波和纵波，两者均可在液体和固体中传播。（N） 30.如果波浪发生破碎的位置距离直墙在半个波 长以内，这种破碎波就称为近区破碎波。（Y）31.远区破碎波与近区破碎波的分界线为波浪破 碎时发生在一个波长的范围内。（N） 32.在实际工程设计时，当出现可变荷载，应采用 其荷载组合值。（N） 33.对于静定结构，结构体系的可靠度总大于或等 于构件的可靠度。（N） 34.对于超静定结构，当结构的失效形态不唯一 时，结构体系的可靠度总小于或等于结构每一失效形态对应的可靠度。（Y） 35.结构设计的目标是确保结构的承载能力足以 抵抗内力，而变形控制在结构能正常使用的范围内。（Y） 36.对实际工程问题来说，由于抗力常用多个影响 大小相近的随机变量相乘而得，则其概率分布一般来说是正态的。（N） 37.结构可靠度是指结构可靠性的概率度量，是结 构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

结构动力学 论文

《结构动力学》 课程论文

结构动力学在道路桥梁方面的应用 摘要：随着大跨径桥梁结构在工程中的应用日趋广泛，施工控制问题也越来越受重视。结构动力学在各方面都有极为重要的作用，其特性也被广泛应用于桥梁结构技术状态评估中。结构动力学在道路桥梁方面应用十分广泛，比如有限元模型、模态挠度法、桥梁结构（强度、稳定性等）、状态评估、结构模态、结构自由衰减响应及其在结构阻尼识别中的应用、结构无阻尼固有频率与有阻尼固有频率的关系及其应用等，尤其是结合桥梁的检测、桥梁荷载试验与状态评价。本文就其部分内容进行介绍。 关键词：结构动力学道路桥梁应用 如今，科学技术越发先进，结构动力特性越来越广泛地应用于桥梁结构抗震设计、桥梁结构故障诊断和桥梁结构健康状态监测等工程技术领域,由此应用而涉及到的一些动力学基本概念理解的问题应运而生。对于此类知识，我了解的甚少，上课期间，老师虽有讲过这相关内容，但无奈我学到的只是皮毛。我记忆最深的是老师给我们放的相关视频，有汶川地震的，有桥梁施工过程的，还有很多因强度或是稳定性收到破坏而倒塌的桥梁照片。老师还告诉了我们修建建筑物的原则：需做到小震不坏，中震可修，大震不倒。还有强剪弱弯，强柱弱梁，强结点强锚固。桥梁在静止不受外力扰动时是不会破坏的，大多时候在静止的荷载作用下也不会发生破坏，但当桥梁受到动力荷载时就很容易发生破坏了，所以我们在修建桥梁是必须事先计算好最佳强度等等需要考虑的量。下面简单介绍一下结构固有频率及其应用和弹性模量动态测试。 1.结构固有频率及其应用 随着对结构动力特性的深入研究,其被越来越广泛地应用于结构有限元模型修正、结构损伤识别、结构健康状态监测等研究领域.一般情况下,由于结构阻尼较小,因此在结构动力特性的计算分析中,往往不计及结构阻尼以得到结构的振型和无阻尼的固有频率fnj(j=1,2,∧∧);而在结构的动态特性的试验中,识别的却是结构有阻尼的固有频率fdj.理论上有[1,2]fdj

《学习动力》读后感

《学习动力》读后感 《学习动力》读后感 《学习动力》作者是李洪玉，2011年6月1日由湖北教育出版社出版，该书主要介绍了各种学习动机的培养与激发。 内容摘要：一个人要想学习好，不能离开硬件和软件，更不能离开电源。本从非智力因素这个角度，论述各种学习动机的培养与激发。有力地阐明各种非智力因素的概念、种类(或结构)、功能及影响其形成与发展的因素(或机制)，使读者首先对各种非智力因素的本质有一个较为明确的认识；在实践上，结合各种非智力因素的培养与激发，提出了具体的、有效的、有根据的培养途径和措施。 本书共分为二大章，从智力与学习、非智力与学习、动机三大部分进行了阐述。智力因素与学习的关系，不容置疑，本书用了大篇幅，介绍了后两部分内容，有理论有例子，很有说服力，有相当的指导意义。 一、非智力因素与学习。 上海师范大学燕国材教授的《应重视非智力因素的培养》一文发表，引起了我国教育学和心理学界对非智力因素培养的重视。

非智力因素，又称非认知因素，指人在智慧活动中，不直接参与认知过程的心理因素，包括需要、兴趣、动机、情感、意志、性格等方面，是指智力以外的对学习活动起着起动、导向、维持和强化作用的个性心理。 一个智力水平较高的人，如果他的非智力因素没有得到很好的发展，往往不会有太多的成就。相反，一个智力水平一般的人，如果他的非智力因素得到很好的发展，就可能取得事业上的成功，做出较大的贡献。 我国著名的数学家张广厚，在小学、中学读书时，智力水平并不出众，他的成功与良好的非智力因素有关。他曾说：“搞数学不需太聪明，中等天分就可以，主要是毅力和钻劲。”达尔文也曾说过：“我之所以能在科学上成功，最重要的就是我对科学的热爱，对长期探索的坚韧，对观察的搜索，加上对事业的勤奋。”从心理学上讲，感情、意志、兴趣、性格、需要、目标、抱负、世界观等，是智力发展的内在因素。外因通过内因起作用。一个人的非智力因素得到良好的发展，不但有助于智力因素的充分发展，还可弥补其他方面的不足。反之，如果人缺乏意志，贪图安逸，势必影响其智力的发展。 作为教师，我们认识到，对学生的培养，非智力因素的培养和智力因素的培养同等重要，重视非智力因素，要把

弹塑性力学总结汇编

弹塑性力学总结 弹塑性力学的任务是分析各种结构物或其构件在弹性阶段和塑性阶段的应力和位移，校核它们是否具有所需的强度、刚度和稳定性，并寻求或改进它们的计算方法。并且弹塑性力学是以后有限元分析、解决具体工程问题的理论基础，这就要求我们掌握其必要的基础知识和具有一定的计算能力。通过一学期的弹塑性力学的学习，对其内容总结如下： 一、弹性力学 1、弹性力学的基本假定 求解一个弹性力学问题，通常是已知物体的几何形状（即已知物体的边界），弹性常数，物体所受的外力，物体边界上所受的面力，以及边界上所受的约束；需要求解的是物体内部的应力分量、应变分量与位移分量。求解问题的方法是通过研究物体内部各点的应力与外力所满足的静力平衡关系，位移与应变的几何学关系以及应力与应变的物理学关系，建立一系列的方程组；再建立物体表面上给定面力的边界以及给定位移约束的边界上所给定的边界条件；最后化为求解一组偏分方程的边值问题。

在导出方程时，如果考虑所有各方面的因素，则导出的方程非常复杂，实际上不可能求解。因此，通常必须按照研究对象的性质，联系求解问题的范围，做出若干基本假定，从而略去一些暂不考虑的因素，使得方程的求解成为可能。 （1）假设物体是连续的。就是说物体整个体积内，都被组成这种物体的物质填满，不留任何空隙。这样，物体内的一些物理量，例如：应力、应变、位移等，才可以用坐标的连续函数表示。 （2）假设物体是线弹性的。就是说当使物体产生变形的外力被除去以后，物体能够完全恢复原来形状，不留任何残余变形。而且，材料服从虎克定律，应力与应变成正比。 （3）假设物体是均匀的。就是说整个物体是由同一种质地均匀的材料组成的。这样，整个物体的所有部分才具有相同的物理性质，因而物体的弹性模量和泊松比才不随位置坐标而变。 （4）假设物体是各向同性的。也就是物体内每一点各个不同方向的物理性质和机械性质都是相同的。 （5）假设物体的变形是微小的。即物体受力以后，整个物体所有各点的位移都小于物体的原有尺寸，因而应变和转角都远小于1。这样，在考虑物体变形以后的平衡状态时，可以用变

材料力学读书报告

《材料力学（1）课程读书报告》 《材料力学》这门课程是研究材料在各种外力作用下产生的应变力强度、刚度、稳定和 导致各种材料破坏的极限。《材料力学》是设计工业设施必须掌握的知识。与理论力学、结构 力学并称三大力学。 《材料力学》《材料力学》是一门技术基础课程，是衔接基础课与专业基础课的桥梁课程。 是理论研究和实验并重的一门学科。是固体力学中的一个重要的分支学科，是研究可变形固 体受到处荷载力或温度变化等因素的影响而发生力学响应的一门科学，是研究构件在受载过 程中的强度、刚度和稳定性问题的一门学科。它是门理论研究与工程实践相结合的非常密切 的一门学科。 材料力学的基本任务是在满足强度、刚度和稳定性的安全要求下以最经济的代价。为构 件确定合理的形状和尺寸选择适宜的材料，为构件设计提供必要的理论基础和计算方法解决 结构设计安全可靠与经济合理的矛盾。 在人们运用材料进行建筑，工业生产的过程中，需要对材料的实际随能力和内部变化进 行研究这就催生了材料力学。在材料力学中，将研究对象被看作均匀，连续且具有各同性的 线性弹性物体，但在实际研究中不可能会有符合这些条件的材料，所以须要各种理论与实际 方法对材料进行实验比较，种材料的相关数据。我们一般通过假设对物体进行描述，这样有 利于我们通过数学计算出相关的数据，有连续性假设，均匀性假设。各向同性假设及小变型 假设等。 在材料力学中，物体由于外因而变化时，在物体内部各部分之间产生相互作用的内力以 低抗这种外因的作用，并力图使物体从变形的位置回复到变形前的位置，在所考察的截面某 一点单位面积上的内力称为应力。既受力物体内某点某微截面上的内力的分布集度，应变指 构件等物体内任一点因各种外力作用引起的形状和尺寸的相对改变（变形）。当撤除外力时固 体能恢复其变形的性能称为弹性，当撤除外力时固体能残留下来变形的性能称为塑性。物件 在外力作用下抵抗破坏的能力称强度。刚度是指构件在外力作用下抵抗变形的能力。 研究内力和应力一般用截面法，目的是为了求得物体内部各部分之间的相互作用力。轴 向拉伸（压缩）的计算公式为 ??fn 。?为横截面的应力。正应为和轴力fn同a 号。即拉应力为正，压应力为负。 原理：力作用于杆端的分布方式的不同，只影响杆端局部范围的应力分布影响区的轴向 范围的离杆端1～2个杆的横向尺寸。 《材料力学》在建设工程中有着之泛的应用。在桥梁，铁路，建筑，火箭等行业中起到 很重要的作用。如武汉长江大桥的设计，桥墩主要承受来自两侧浮桥本身的重力，桥面上生 物的重力，钢索主要受到拉力一方面是桥身以及桥面物体它们的自重。另一方面是钢索自重， 在这两个比较大的力的作用下钢索处于被拉伸状态。 《材料力学》研究的问题是构件的强度、刚度和稳定性；所研究的构件主要是杆件、几 种变形形式包括拉伸压缩、剪切、弯曲和扭转这几种基本变形形式。研究《材料力学》就是 解决在工程中研究外力作用下，如何保证构件正常的工作的问题。因此，材料力学是我们在 设计建造工程中起着相关重要的作用。篇二：弹塑性力学读书报告 弹塑性力学读书报告 本学期我们选修了樊老师的弹塑性力学，学生毕备受启发对工科 来说，弹塑性力学的任务和材料力学、结构力学的任务一样，是分析 各种结构物体和其构件在弹塑性阶段的应力和应变，校核它们是否具 有所需的强度、刚度和稳定性，并寻求或改进它们的计算方法。 但是在研究方法上也有不同，材料力学为简化计算，对构件的应 力分布和变形状态作出某些假设，因此得到的解答是粗略和近似的；

建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001

建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001 中华人民共和国国家标准 建筑结构可靠度设计统一标准 Unified standard for reliability design of building structures GB 50068-2001 主编部门：中华人民共和国建设部 批准部门：中华人民共和国建设部 施行日期：2002年3月1日 关于发布国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》的通知 建标[2001]230 号 根据我部“关于印发《一九九七年工程建设标准制订、修订计划的通知》”（建标[1997]108号）的要求，由建设部会同有关部门共同修订的《建筑结构可靠度设计统一标准》，经有关部门会审，批准为国家标准，编号为GB 50068-2001 ，自2002年3月1日起施行。其中1.0.5，1.0.8为强制性条文，必须严格执行，原《建筑结构设计统一标准》GBJ 68-84 于2002年12月31日废止。 本标准由建设部负责管理，中国建筑科学研究院负责具体解释工作。建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。 中华人民共和国建设部 2001年11月13日 前言 本标准是根据建设部建标[1997]108 号文的要求，由中国建筑科学研究院会同有关单位对原《建筑结构设计统一标准》(GBJ 68-84)共同修订而成的。 本次修订的内容有：

1.标准的适用范围:鉴于《建筑地基基础设计规范》、《建筑抗震设计规范》在结构可靠度设计方法上有一定特殊性，从原标准要求的"应遵守"本标准，改为"宜遵守"本标准； 2.根据《工程结构可靠度设计统一标准》(GB 50153-92)的规定，增加了有关设计工作状况的规定，并明确了设计状况与极限状态的关系； 3.借鉴最新版国际标准ISO 2394:1998 《结构可靠度总原则》，给出了不同类型建筑结构的设计使用年限； 4.在承载能力极限状态的设计表达式中，对于荷载效应的基本组合，增加了永久荷载效应为主时起控制作用的组合式； 5.对楼面活荷载、风荷载、雪荷载标准值的取值原则和结构构件的可靠指标以及结构重要性系数等作了调整； 6.首次对结构构件正常使用的可靠度做出了规定，这将促进房屋使用性能的改善和可靠度设计方法的发展； 7.取消了原标准的附件。 本标准黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 本标准将来可能需要进行局部修订，有关局部修订的信息和条文内容将刊登在《工程建设标准化》杂志上。 为了提高标准质量，请各单位在执行本标准的过程中，注意总结经验，积累资料，随时将有关的意见和建议寄给中国建筑科学研究院，以供今后修订时参考。 本标准主编单位：中国建筑科学研究院 本标准参编单位：中国建筑东北设计研究院，重庆大学，中南建筑设计院，四川省建筑科学研究院，福建师范大学。 本标准主要起草人：李明顺胡德炘史志华陶学康陈基发白生翔苑振芳戴国欣陈雪庭王永维钟亮戴国莹林忠民 1 总则 1.0.1 为统一各类材料的建筑结构可靠度设计的基本原则和方法，使设计符合技术先进，经济合理、安全适用、确保质量的要求，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于建筑结构，组成结构的构件及地基基础的设计。

结构动力检测研究概述读书报告

结构动力检测研究概述 读书报告

结构动力检测研究概述 一.引言 土木工程事故的发生，造成了人员伤亡和财产损失，必然引起人们对土木工程安全性的关心和重视。评估已有建筑物或桥梁等结构在灾害性事件(如：地震、台风、爆炸等)后的健康情况，采用常规检测方法进行检测是费时的。因为主要的结构构件或节点一般都在外覆盖物或者建筑装饰物的下面。为迅速营救生命、拯救财产，立即对它们的健康情况做出评估是很有必要的。例如，1994年1月17日，美国加州Northridge大地震，一些建筑物在主震后并未倒塌，但是结构的损伤没有及时发现并进行处理，在后来的一次余震作用下结构发生了倒塌。1995年日本神户大地震和1999年台湾台中大地震也有类似的情况发生[1]。 人们在基于振动的结构健康监测方面进行了一系列的研究。20世纪70年代和80年代初，石油工业投人大量的人力和物力开发海洋平台健康监测系统；20世纪70年代后期，美国航天航空部门开展了有关航天飞机动力健康监测的研究；1987年以来，美国所有的人造卫星都配置了航天模型的健康监测系统，美国国家航空和宇航局要求所有的发射设备安置结构健康监测系统[2]。20世纪80年代初，土木工程部门开展了桥梁健康监测系统的研究。在连接香港新机场的青马大桥上安装了600多个传感器[3]。期间，虽然得出了一些较为成功的健康监测技术，但是如何从测量的信息来解释结构的健康状态和损伤情况，至今还没有完善的理论体系，基于振动的结构健康监测仍然是一个挑战。 综观结构损伤检测的研究历史，从损伤的定义来划分，大体上可以划分为单元刚度整体下降的损伤检测法和单元之间连接刚度下降的损伤检测法。对于前者，结构的损伤程度可由单元刚度折减系数来表示[4]；对于后者，损伤程度可以由单元之间连接部分(连接单元)刚度的减小来表示，如钢结构梁柱连接部位螺栓的破坏、混凝土与钢筋之间粘结的破坏都属于连接单元失效问题。前者把损伤简单地假定为结构某些单元刚度减小，在此基础上开展的损伤检测研究已经很多了；后一种损伤定义更加接近结构的实际破坏形式，但目前开展的研究工作尚不多。 结构损伤检测从研究对象来看，研究的结构形式是由简单到复杂的一个过程：由简支梁开始到平面框架结构，再到桁架结构和空间结构，如海洋石油井架等。 从研究方法上来划分，可以划分为基于力学理论的损伤检测方法，基于神经网络的损伤检测方法，基于小波分析的损伤检测方法和基于模糊逻辑(fuzzy logic)的损伤检测方法等。基于力学理论的方法可以划分为基于静力学理论和基于动力学理论的方法。基于动力学理论的方法又可以划分为：线弹性理论的损伤检测方法和非线性理论的损伤检测方法。线弹性理论的方法又可以分为：基于模态理论的损伤检测和基于波动理论的损伤检测方法。基于非线性力学理论损伤检测方面的研究文献尚不多见[5]。 二.开展工程结构动力检测的意义 开展工程结构动力检测有如下重大意义：(1)传统的检测手段(如目测和静力检测)和无损检测技术(如超声波)均是结构局部损伤的检测方法，这些方法要求事先知道结构破损的大致位置，所以只能检测到结构表面或附近的损伤。如果是大体量结构，则不仅工作量巨大，而且难以预测结构性能的整体变化。基于结构振动的损伤识别可应用于复杂结构的定量的整体检测，能够有效克服静态检测方法中存在的应用条件限制和工作效率相对较低的缺点。(2)在土木工程实践中，设计、施工存在失误或正常使用中超载、环境腐蚀均可对结构造成不同程度的损伤，利用结构的健康检测技术，不仅可及时发现这些损伤的具体部位，甚至检测到无法接近的或隐蔽的损伤部位，为制定技术、经济水平均较高的加固方案提供充分的技术支持。(3)将结构的健康检测技术应用于结构在线监测，可发现早期的结构损伤，以便及时对结构进行维修，从而排除隐患。结构动力检测方法可不受结构规模和隐蔽的限制，只要在可

结构力学读书笔记

竭诚为您提供优质文档/双击可除 结构力学读书笔记 篇一：结构力学感想 感悟结构力学 这学期开设土木工程专业基础课结构力学，给我第一印象是：难并且复杂，但是实用。结构力学(structuralmechanics)是固体力学的一个分支，它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科，它是土木工程专业和机械类专业学生必修的学科。我以后专业方向可能选择结构方向，那么未来的工作和学习很可能一直需要学习结构力学并且研究它。下面谈谈对结构力学初步的感悟。 结构力学研究的内容包括结构的组成规则，结构在各种效应（外力，温度效应，施工误差及支座变形等）作用下的响应，包括内力（轴力，剪力，弯矩，扭矩）的计算，位移（线位移，角位移）计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应（自振周期，振型）的计算等。结构力学通常有三种分析的方法：能量法，力法，位移法，由位移法衍生出的矩

阵位移法后来发展出有限元法，成为利用计算机进行结构计算的理论基础。这三种分析方法实用而且能把复杂的问题简单化，也就是简化实际工程中的问题。在实际生活中，结构无处不在，结构体系是整个工程核心，结构一旦出问题，那么整个工程体系将会出现问题。土建、水利等建筑工程首先考虑的就是建筑工程的结构，结构就是组成工程的灵魂。任何复杂的工程体系都可以简化成一个个简单的结构体系来 分析，进而强化改进整个建筑，使它们能够更安全、更经济、更耐久，满足工程需要。 结构力学在当前的实际中要靠建筑设计作为基础，在满足该设计的前提下进行结构分析与设计，单纯的从结构方面进行的建筑必定难以满足美观的要求，而在现在的建筑中，没有好的外观，纵使你的结构固若金汤也很难被接受。多数情况下，结构设计在建筑设计之后支持那些设计师设计出的外观。结构力学的学习就是为了这一目标，为建筑设计师设计出的建筑图纸设计满足要求的结构，最实用的东西，往往在幕后下功夫，不可否认，结构是关键性作用。以后我如果学习结构的话，那么我将是一个幕后英雄了。 这学期的结构力学，算是初次接触，好多内容都不好理解，理论的东西都很抽象，我只能说我思维跟不上，也不可否认用的功课不够。在结构力学学习的过程中，培养了一个简化问题的能力吧，结构力学的核心思想就是简化，把复杂

结构动力学读书报告

《结构动力学》 读书报告

结构动力学读书报告 学习完本门课程和结合自身所学专业，我对本门课程内容的理解和在各方面的应用总结如下： 1. （1）结构动力学及其研究内容： 结构动力学是研究结构系统在动力荷载作用下的振动特性的一门科学技术，它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合应用和发展，是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的的。本书的主要内容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算及结构动力学的前沿研究课题。 （2）主要理论分析 结构的质量是一连续的空间函数，因此结构的运动方程是一个含有空间坐标和时间的偏微分方程，只是对某些简单结构，这些方程才有可能直接求解。对于绝大多数实际结构，在工程分析中主要采用数值方法。作法是先把结构离散化成为一个具有有限自由度的数学模型，在确定载荷后，导出模型的运动方程，然后选用合适的方法求解。 （3）数学模型 将结构离散化的方法主要有以下三种：①集聚质量法：把结构的分布质量集聚于一系列离散的质点或块，而把结构本身看作是仅具有弹性性能的无质量系统。由于仅是这些质点或块才产生惯性力，故离散系统的运动方程只以这些质点的位移或块的位移和转动作为自由

度。对于大部分质量集中在若干离散点上的结构，这种方法特别有效。 ②广义位移法：假定结构在振动时的位形（偏离平衡位置的位移形态）可用一系列事先规定的容许位移函数fi （它们必须满足支承处的约束条件以及结构内部位移的连续性条件）之和来表示，例如，对于一维结构，它的位形u（x）可以近似地表为： @7710 二送 结构动力学 （1）式中的qj称为广义坐标，它表示相应位移函数的幅值。这样，离散系统的运动方程就以广义坐标作为自由度。对于质量分布比较均匀，形状规则且边界条件易于处理的结构，这种方法很有效。 ③有限元法：可以看作是分区的瑞利-里兹法，其要点是先把结构划 分成适当数量的区域（称为单元），然后对每一单元施行瑞利-里兹法。通常取单元边界上（有时也包括单元内部）若干个几何特征点（例如三角形的顶点、边中点等）处的广义位移qj作为广义坐标，并对每个广义坐标取相应的插值函数作为单元内部的位移函数（或称形状函数）。在这样的数学模型中，要求形状函数的组合在相邻单元的公共边界上满足位移连续条件。一般地说，有限元法是最灵活有效的离散化方法，它提供了既方便又可靠的理想化模型，并特别适合于用电子计算机进行分析，是目前最为流行的方法，已有不少专用的或通用的程序可供结构动力学分析之用。 （4）运动方程

《心理学与生活》读书笔记

《心理学与生活》读书笔记 经济学院金双2班冯承杰 2014141013025 《心理学与生活》是美国著名心理学家理查德?格里格和菲利普?津巴多写的一本经典的心理学课本，全书主要讲的是心理学与人们日常生活的关系。 全书一共分为了18个章节： 第一章是生活中的心理学，主要讲的是心理学的定义以及现代心理学的发展状况； 第二章是心理学的研究方法； 第三章至第六章主要讲的就是感觉、知觉、行为上的心理学基础； 第七章至第十章主要讲的是教学心理学的内容； 第十一章至第十四章，主要讲的是在人本省存在的心理学特性； 第十五章至第十六章主要讲的是心理障碍和心理治疗的内容； 第十七章至第十八章主要讲的是社会人际交往关系之中的心理学。 阅读了《心理学与生活》的部分章节后，我可以感受到生活低位每一个地方都是充满着心理学知识的，心理学真的和我们的日常生活是息息相关的，运用好了心理学的知识，我们就能够更加有效的掌控我们自己的生活。 通过对第一章详细的阅读和理解，我认为当代心理学有以下观点：（1）生物学观点： 引导心理学家在基因大脑、神经系统及内分泌系统中寻找行为的原因。生物学观点引导心理学家在基因、大脑、神经系统以及内分泌系统中寻找行为的原因。一个器官的功能由其身体结构和生物化学过程来解释。体验和行为在很大程度上被理解为在神经细胞内部和之间发生的化学和电活动的结果。 （2）心理动力学观点： 这种观点认为，人的行为是从继承来的本能和生物驱力中产生的，而且试图解决个人需要和社会要求之间的冲突。理动力学的动机原则是由维也纳的医生弗洛伊德在19世纪末和20世纪初最完整地发展起来的。弗洛伊德的思想是从对精神病人临床工作中得出来的，但是他相信他观察到的这些

弹塑性力学读书报告

应用弹塑性力学读书报告 刘艳 10076139019 河北工程大学土木工程学院建筑与土木工程专业 摘要：弹塑性力学是研究可变形固体受到外力作用或温度变化的影响而产生的应力、应变和位移及其分布变化规律。它由弹性理论和塑性理论组成。弹性理论研究弹性体在弹性阶段的力学问题，塑性理论研究经过抽象处理后的可变性固体在塑性阶段的力学问题。弹塑性力学就是研究经过抽象化的可变性固体，从弹性阶段到塑性阶段、直至最后破坏的整个过程的力学问题。 关键字：弹塑性力学弹性阶段塑性阶段假设求解方法弹塑性力学是固体力学的一个重要分支，是研究可变形固体变形规律的一门学科。研究可变形固体在荷载（包括外力、温度变化等作用）作用时，发生应力、应变及位移的规律的学科。它由弹性理论和塑性理论组成。弹性变形阶段是指当外力小于某一限值（通常称为弹性极限荷载）时，在引起变形的外力卸除后，固体能完全恢复原来的形状，这种能恢复的变形称为弹性变形，而固体只产生弹性变形的阶段称为弹性阶段。塑性变形阶段是外力一旦超过弹性极限荷载，这时再卸除荷载，固体也不能恢复原状，其中有一部分不能消失的变形被保留下来，这种保留下来的永久变形就称为塑性变形，从而这一阶段就称为塑性阶段。弹塑性力学也是连续介质力学的基础和一部分，它包括：弹塑性静力学和弹塑性动力学。

塑性力学和弹性力学的区别在于，塑性力学考虑物体内产生的永久变形，而弹性力学不考虑；和流变学的区别在于，塑性力学考虑的永久变形只与应力和应变的历史有关，而不随时间变化，而流变学考虑的永久变形则与时间有关。工程上常把脆性和韧性也作为一种概念来讲，它们之间的区别在于固体破坏时的变形大小。若变形很小就破坏，这种性质称为脆性；能够经受很大变形才破坏，称为韧性或延性。通常，脆性固体的塑性变形能力差，而韧性固体的塑性变形能力强。 在塑性理论中，由于实际固体材料在塑性阶段的应力----应变关系过于复杂，若采用它进行理论研究和计算都非常复杂，因此，同样需要进行简化处理。常用的简化模型可分为两类：即理想塑性模型和强化模型。理想塑性模型又分为理想弹塑性模型和理想刚塑性模型。 在单向应力状态下，强化模型的特征如图0.2所示。强化模型又分为：线性强化弹塑性模型、线性强化刚塑性模型、幂次强化模型。

工程结构可靠度设计统一标准

工程结构可靠度设计统一标准 第一章总则 第二章极限状态设计原则 第三章结构上的作用 第四章材料和岩土的性能及几何参数 第五章结构分析 第六章分项系数设计方法 第七章质量控制要求 附录一结构可靠指标计算的一次二阶矩法 附录二永久作用、可变作用和偶然作用举例 附录三永久作用标准值的确定原则 附录四可变作用标准值的确定原则 附录五可变作用准永久值和频遇值的确定原则附录六本标准用词说明 附加说明 第一章总则 第1.0.1 条为统一工程结构可靠度设计的基本原则和方法，使设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求，制定本标准。 第1.0.2 条本标准是制定房屋建筑、铁路、公路、港口、水利水电工程结构可靠度设计统一标准应遵守的准则。在各类工程结构的统一标准中尚应制定相应的具体规定。 第1.0.3 条本标准适用于整个结构、组成整个结构的构件以及地基基础，适用于结构的施工阶段和使用阶段。 第1.0.4 条工程结构必须满足下列功能要求： 一、在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用； 二、在正常使用时，具有良好的工作性能； 三、在正常维护下，具有足够的耐久性能； 四、在设计规定的偶然事件发生时和发生后，能保持必需的整体稳定性。 第1.0.5 条结构在规定的时间内，在规定的条件下，对完成其预定功能应具有足够的可靠度，可靠度一般可用概率度量。 确定结构可靠度及其有关设计参数时，应结合结构使用期选定适当的设计基准期作为结构可靠度设计所依据的时间参数。 第1.0.6条工程结构设计宜采用分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计方法。

第1.0.7条工程结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命，造成经济损失，产生社会影响等）的严重性，采用表1.0.7规定的安全等级。 工程结构的安全等级表1.0.7 注：对特殊结构，其安全等级可按具体情况确定。 第1.0.8条工程结构中各类结构构件的安全等级宜与整个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件 的安全等级可适当提高或降低，但不得低于三级。 第1.0.9条对不同安全等级的结构构件，应规定相应的可靠度。 第1.0.10条工程结构应按其破坏前有无明显变形或其它预兆区别为延性破坏和脆性破坏两种破坏类型。对脆性破坏的结构，其规定的可靠度应比延性破坏的结构适当提高。 第1.0.11条当有条件时，工程结构宜按结构体系进行可靠度设计。结构体系可靠度设计，应根据结构 破坏特点选定主要破坏模式，并通过结构选型或调正构件可靠度，提高整个结构可靠度设计的合理性。 第1.0.12条为了保证工程结构具有规定的可靠度，应对结构设计所依据的主要条件进行相应的控制。 应根据结构的安全等级划分相应的控制等级。对控制的具体要求，由有关的勘察、设计、施工及使用等标准专门规定。 第二章极限状态设计原则 第2.0.1条整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态应为该功能的极限状态。 对于结构的各种极限状态，均应规定明确的标志及限值。 第2.0.2条极限状态可分为下列两类： 、承载能力极限状态。这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的 变形 当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态：1．整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移等）；2．结构构件或连接因材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承

计算结构力学读书报告

计算结构力学读书报告 XX1 （XX大学） 摘要：本文主要叙述了在阅读与学习《计算结构力学》这本书的一些相关的心得体会；在学习由原作者所创立的样条有限点法的过程中，收获了一些新的理解与体验。 关键词：计算结构力学；样条有限点法；读书报告 Computational Structural Mechanics Reading Report （XX） Abstract: This article mainly describes some of the relevant experiences in reading and learning the book “Computational Structural Mechanics”. In the process of learning the spline point method established by the original author, some new understandings and experiences were learned. Keywords: computational structural mechanics; spline finite point method; reading report 引言 工程中的许多问题，从本质上来说都可以归结到力学问题。而这些力学问题，如果按照传统的解析求解方式，往往只能求解一些较为简单和理想化的力学问题，同时又需要专业的力学家花费大量的时间和精力推导公式，并将之记录在教科书中。而近代以来，又有许多力学数学界的专家共同努力，创造出了用于解决力学分析问题的有限单元法，随着电子计算机的发展，利用有限单元法，借助电算方式，求解工程中的力学问题已成为一种趋势。 工程中的力学问题，从本质上说是非线性的，线性假设只是实际问题的一种简化。如果工程中的结构按照线性理论设计，不仅会浪费，而且还会造成灾难。在结构工程设计中，如果考虑弹塑性问题，则可以挖掘材料潜力，提高工程结构承受能力，节约材料，正确估计工程安全度，使工程经济合理及安全可靠；如果按照线弹性理论设计，则会显得过于保守。由此可知，在各种工程设计中，只假设它为线性问题是不够的，必须进一步考虑非线性问题才能保证工程既经济合理又安全可靠。近几年来，在现代化建设中，人们面临着越来越多的非线性力学问题，结构非线性分析已成为工程设计不可缺少的一个工作。因此，结构非线性力学已成为工程设计不可缺少的一个重要学科。 1基本概念 1.1材料特性 在结构工程中，所使用的材料有很多，广泛使用的材料有钢材、混凝土、岩土以及各种砖石。 在单向拉伸状态中，材料由初始弹性状态进入塑性状态的界限是屈服极限。这被称为单向拉伸状态的屈服条件，也称初始屈服条件，它的表达式为：f(σ)=σ?σs=0。 式中，σ和σs分别为应力和屈服极限，f(σ)为屈服函数。如果σ<σs，则f(σ)<0，这时试件处于弹性状态；如果σ>σs，则f(σ)>0，这时试件进入塑性状态。 经过屈服阶段后，材料又恢复抵抗变形的能力，必须增加荷载才能产生变形，这种现象称为材料强化，也称硬化。 1.2应力与应变状态 物体的任意一点的应力状态可由九个应力分量来描述，而且这些分量构成一个二阶对称张量：

心理学与生活读书笔记

心理学与生活读书笔记 《心理学与生活》是美国著名心理学家理查德?格里格和菲利普?津巴多写的一本经典的心理学课本，全书主要讲的是心理学与人们日常生活的关系。全书一共分为了18个章节： 第一章是生活中的心理学，主要讲的是心理学的定义以及现代心理学的发展状况； 第二章是心理学的研究方法； 第三章至第六章主要讲的就是感觉、知觉、行为上的心理学基础； 第七章至第十章主要讲的是教学心理学的内容； 第十一章至第十四章，主要讲的是在人本省存在的心理学特性；第十五章至第十六章主要讲的是心理障碍和心理治疗的内容；第十七章至第十八章主要讲的是社会人际交往关系之中的心理学。 阅读了《心理学与生活》的部分章节后，我可以感受到生活低位每一个地方都是充满着心理学知识的，心理学真的和我们的日常生活是息息相关的，运用好了心理学的知识，我们就能够更加有效的掌控我们自己的生活。通过对第一章详细的阅读和理解，我认为当代心理学有以下观点：生物学观点： 引导心理学家在基因大脑、神经系统及内分泌系统中寻

找行为的原因。生物学观点引导心理学家在基因、大脑、神经系统以及内分泌系统中寻找行为的原因。一个器官的功能由其身体结构和生物化学过程来解释。体验和行为在很大程度上被理解为在神经细胞内部和之间发生的化学和电活动的结果。 心理动力学观点： 这种观点认为，人的行为是从继承来的本能和生物驱力中产生的，而且试图解决个人需要和社会要求之间的冲突。理动力学的动机原则是由维也纳的医生弗洛伊德在19世纪末和20世纪初最完整地发展起来的。弗洛伊德的思想是从对精神病人临床工作中得出来的，但是他相信他观察到的这些原则能同时应用在正常行为和变态行为上。弗洛伊德的心理动力学理论把人看做是由内部和外部力量组成的一个复杂网络所推动的。弗洛伊德的模型第一次承认了人的天性并不总是理性的，行为有可能是被不在意识范围内的动机所驱使。弗洛伊德之后的许多心理学家都在新的方向上采用了心理动力学模型。 行为主义观点： 寻求理解特定的环境剌激如何控制特定类型的行为。行为主义对后来的心理学研究有着重要的影响:它对严格的实验和仔细定义的变量的强调，影响了心理学的大多数领域。尽管行为主义者使用非人动物进行了大量实验，行为主义的

弹塑性力学学习体会

弹塑性力学读书报告 本学期我们选修了樊老师的弹塑性力学，学生毕备受启发对工科来说，弹塑性力学的任务和材料力学、结构力学的任务一样，是分析 各种结构物体和其构件在弹塑性阶段的应力和应变，校核它们是否具有所需的强度、刚度和稳定性，并寻求或改进它们的计算方法。 但是在研究方法上也有不同，材料力学为简化计算，对构件的应力分布和变形状态作出某些假设，因此得到的解答是粗略和近似的； 而弹塑性力学的研究通常不引入上述假设，从而所得结果比较精确， 并可验证材料力学结果的精确性。 弹塑性力学的任务是分析各种结构物或其构件在弹性阶段和塑 性阶段的应力和位移，校核它们是否具有所需的强度、刚度和稳定性，并寻求或改进它们的计算方法。并且弹塑性力学是以后有限元分析、 解决具体工程问题的理论基础，这就要求我们掌握其必要的基础知识和具有一定的计算能力。通过一学期的弹塑性力学的学习，对其内容总结如下： 第一章绪论 首先是弹塑性力学的研究对象和任务。 1、弹塑性力学：固体力学的的一个分支学科，是研究可变形固体受 到外载荷、温度变化及边界约束变动等作用时，弹性变形及应力状态的科学。 2、弹塑性力学任务：研究一般非杆系的结构的响应问题，并对基于 实验的材料力学、结构力学的理论给出检验。

这里老师讲到过一个重点问题就是响应的理解，主要就是结构在外因的作用下产生的应力场（强度问题）、应变场（刚度问题），整体大变形(稳定性问题)。 3、弹性力学的基本假定 求解一个弹性力学问题，通常是已知物体的几何形状（即已知物体的边界），弹性常数，物体所受的外力，物体边界上所受的面力，以及 边界上所受的约束；需要求解的是物体内部的应力分量、应变分量与位移分量。求解问题的方法是通过研究物体内部各点的应力与外力所 满足的静力平衡关系，位移与应变的几何学关系以及应力与应变的物理学关系，建立一系列的方程组；再建立物体表面上给定面力的边界以及给定位移约束的边界上所给定的边界条件；最后化为求解一组偏分方程的边值问题。 在导出方程时，如果考虑所有各方面的因素，则导出的方程非常复杂，实际上不可能求解。因此，通常必须按照研究对象的性质，联系求解问题的范围，做出若干基本假定，从而略去一些暂不考虑的因素，使 得方程的求解成为可能。 （1）假设物体是连续的。就是说物体整个体积内，都被组成这种物 体的物质填满，不留任何空隙。这样，物体内的一些物理量，例如： 应力、应变、位移等，才可以用坐标的连续函数表示。 （2）假设物体是线弹性的。就是说当使物体产生变形的外力被除去 以后，物体能够完全恢复原来形状，不留任何残余变形。而且，材料 服从虎克定律，应力与应变成正比。