油气输送管线可靠度反问题分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第41卷第2期化工技术与开发V01．41No．22012年2月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryFeb．2012蝴酗油气输送管线可靠度反问题分析黄更平，陈金梅。，金誉辉(1．广西特种设备监督检验院，广西南宁530219；2．广西工业职业技术学院，广西南宁530003)摘要：通过失效分析，建立压力管道的极限状态方程。采用可靠度反分析法，在已知可靠度指标的情况下，分析了设计变量服从正态分布和非正态分布2种情况的随机可靠度反问题计算理论．并用改进的一次二阶矩法对其结果进行验证；求出压力管道的可靠度指标和可靠度，

2、给出算例，并对结果进行分析。分析结果表明，它具有较高的实用性和通用性。关键词：可靠度指标：反问题；改进的一次二阶矩法中图分类号：TQ055．8文献标识码：A文章编号：1671．9905(2012)02．0046．03压力管道主要用来输送原油、成品油、天然且相互独立的随机变量。气、水、煤气等各种物料的．在使用中由于物料本利用可靠性理论的改进一次二阶矩法(即验身的特性、材料各种缺陷的存在、材料老化等原算点法)进行求解。步骤如下：因。可能引起燃爆和重大灾难性较大的事故[。因(1)选择初值：根据极限状态方程的各参数的此，压力管道的可靠性问题是管道运输业的首要均值赋予初值；问题。X=~ttx(2

3、)常规压力管道可靠性设计计算中。通常采用其中，为的均值且有=(，，，⋯⋯，正分析法，即在给定设计参数统计特性条件下，)；对管道进行可靠性分析。但是，有些问题是在给(2)计算方向余弦：定结构的目标可靠度指标的基础上，反算出结构OG1一I．‘所需的材料参数和集合参数。可靠度反分析问题c0包括均值和标准差的确定、已知变异系数求均商＼／(酱lr)值、已知均值、标准差求变异系数等问题。目前，(3)和可靠性指数卢的关系式为：国内已将可靠度反分析方法应用于桥梁和岩土工程等方面的研究[2-3]，但在管道参数的设计计算X=(lz⋯⋯)方面很少报道。本文主要利用可靠度反分析法研i．．cos0x(4)。究压

4、力管道的设计参数问题。推导了设计变量的(4)将(3)中两个公式带人式(1)求出卢；迭代公式，并用正分析法一改进的一次二阶矩法(5)把求得的卢值带入(3)中两个公式，得到验证该方法的有效性和准确性。X；(6)以求得新重复第二步到第四步，直到1基本理论所求得卢与上一次计算的卢小于要求的误差，则1．1改进的一次二阶矩法】程序结束。并以最后一次的作为可靠性指数。设结构的极限状态方程的表达式为：(7)求零件的失效概率F为：G(X)=0(1)(1B)=1一(卢)(5)式中=(。，：，⋯⋯‰)为n个服从正态分布改进的一次二阶钜法只适用于正态变量。工作者简介：黄更平(1957．)，男，工程师，主要从事

5、锅炉、压力容器、压力管道的监督检查工作。地址：南宁市良庆区建设路99号通讯联系人：陈金梅．电话：13977168328收稿日期：2011-11-30．学兔兔www.xuetutu.com第2期陈金梅等：油气输送管线可靠度反问题分析47程实际中很多随机变量并不完全服从正太分布，g(，)-g(，0o)+l(O-Oo)：o~Oo-因而当各随机变量为非正态分布时，利用映射变ao1换法将任意分布的随机变量=(。，，⋯⋯‰)转换成正态分布变量，即非正态随机变量的当量化(4)根据给定初始值，计算极限状态方程相应过程：的梯度，同时满足minlJlI，求得一个新的向F(x)=(H)(6)量和新的，重复以

6、上计算过程，直至和全xi=F-。[(M)](7)部收敛。这里函数F()是关于变量的累计密度分布函数，中(：l：)是标准正态分布函数。3算例2．2可靠度反分析方法某天然气管线随机变量的概率分布、均值、所谓的可靠度反问题，就是已知结构的极限标准差及变异系数如表1、表2所示，对其进行可状态，需要确定设计参数，以达到在一定保证率靠度反问题分析L8J。下．结构的抗力不低于载荷效应。因而问题可以表1壁厚8mm管线随机变量分布及验算点看作是在指定可靠度指标的前提下，求解极限状随机变量分布类型均值标准差变异系数验算点态方程中影响结构的某些设计参数。设极限状态方程G()处于变量无关的标准正太空间里，随机

7、变量U=(Ux，)是由满足特定分布的基本随机变量和待求的设计变量u组成，而和分别为和经过当量正态化以后的标表2壁厚8mm管线随机变量分布及验算点准正态分布变量，在通常的情况下把0的均值或标准差作为待求的设计变量。对于给定的目标可随机变量分布类型当量均值遵蠡验算靠度指标，则可靠度的反问题计算步骤可以表述为]：已知：目标可靠度指标；待求的设计变量(的均值或标准差)；约束条件：minlIll=＼／∑_和G()-g(解：在内压作用下，管道破坏形式为屈服