基于Ansys的进水塔抗滑稳定模糊可靠度分析_程汉昆

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1、第２卷第４期黑龙江大学工程学报Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．４２０１１年１１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮｏｖ．，２０１１基于Ａｎｓｙｓ的进水塔抗滑稳定模糊可靠度分析程汉昆，马震岳（大连理工大学建设工程学部水利工程学院，辽宁大连１１６０２４）摘要：抗滑稳定问题分析是水电站进水塔设计中关键问题之一。在有限元计算结果的基础上，运用结构可靠性及模糊数学的理论，进行了考虑黏聚力和摩擦系数模糊性的抗滑稳定性分析，结果表明模糊可靠度分析方法是适用的。关键词：模糊可靠度；抗滑稳定性；验算点法；有限元中图分类号：ＴＶ７３２．１文献标志

2、码：Ａ文章编号：２０９５－００８Ｘ（２０１１）０４－００１２－０４Ｆｕｚｚｙｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎｔｉ－ｓｌｉｄｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｉｎｔａｋｅｔｏｗｅｒｂａｓｅｄｏｎＡｎｓｙｓＣＨＥＮＧＨａｎ－ｋｕｎ，ＭＡＺｈｅｎ－ｙｕｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＦａｃｕｌｔｙｏｆＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｌｉ－ａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｔｉ－ｓｌｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ

3、ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｉｓｓｕｅｓｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｉｎｔａｋｅｔｏｗｅｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｐｐｌｉｅｓｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｆｕｚｚｙｍａｔｈｅ－ｍａｔｉｃｓｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｃｏｈｅｓｉｏｎａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｓｌｉｄｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓｔｈｅｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎ’ｓｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ．Ｋｅ

4、ｙｗｏｒｄｓ：ｆｕｚｚｙｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ａｎｔｉ－ｓｌｉｄｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｃｈｅｃｋｉｎｇｐｏｉｎｔｍｅｔｈｏｄ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎｓｙｓ我国现行的水电站进水口设计规范采用刚体极他类似工程的设计与研究提供参考。限平衡法按抗剪断公式计算进水塔抗滑稳定安全系数。该法简明，一直被广泛应用。随着科技的发１结构模糊可靠度基本理论展，目前有限元法、地质力学模型实验法和可靠度［１］理论被广泛应用于坝体的抗滑稳定分析，这些方法１．１可靠度基本概念与原理是刚体极限平衡法的有益补充，理论上更加完善。如果用Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｎ表示结构的基本随本文以某在建水电站进水

5、塔为例，在Ａｎｓｙｓ有限机变量，用Ｚ＝ｇ（Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｎ）表示描述元分析基础上，结合结构可靠性理论，运用验算点结构工作状态的函数，称为结构功能函数。结构的法，分析了考虑黏聚力和摩擦系数模糊性的进水塔工作状态可以用下式表示：抗滑稳定性，得出了一些有意义的结论，以期对其收稿日期：２０１１－０９－２２作者简介：程汉昆（１９８５－），男，辽宁大连人，硕士研究生，主要从事水电站建筑物结构抗震与稳定性方面的研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｋ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ；通讯作者：马震岳（１９６２－），男，河南南阳人，教授，博士研究生导师，博士，研究方向：水工水电站建筑物结构分析、水轮发电

6、机组振动，Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｍｚｙ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。第４期程汉昆，等．基于Ａｎｓｙｓ的进水塔抗滑稳定模糊可靠度分析１３＜０失效状态因为：烄＊，ｘ＊，…，ｘ＊）＝０（１０）Ｚ＝ｇ（Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｎ）＝烅＝０极限状态ｇ（ｘ１２ｎ＊（ｉ＝１，２，…，ｎ）。烆＞０可靠状态进而可求解β及ｘｉ（１）１．３模糊可靠度原理［３－４］Ｚ＝ｇ（Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎ）＝０称为极限状态方经典可靠度理论把基本状态变量看作随机变程。对于不同的结构功能完成的需要，可组成不同量，建立结构失效功能函数：Ｚ＝ｇ（Ｘ１，Ｘ２，的功能函数。…，Ｘｎ）。若把基本状态标量Ｘｉ看作模糊随机变假定结构的抗力

7、随机变量为Ｒ，荷载效应随机量Ｘ珦ｉ，建立结构失效的功能函数：变量为Ｓ，Ｒ和Ｓ服从正态分布，其相应的均值为Ｚ珟＝ｇ（Ｘ珦）＝ｇ（Ｘ珦，Ｘ珦，…，Ｘ珦）（１１）１２ｎμＲ和μＳ，标准差为σＲ和σＳ，且Ｒ和Ｓ相互独立，称其为模糊随机功能函数。一般称β为结构的可靠度指标，结构功能函数为Ｚ在模糊理论中，可靠到失稳之间是一个渐近的＝ｇ（Ｒ－Ｓ）＝Ｒ－Ｓ。过程，引进模糊随机极限状态值ｂ珘，得模糊随机极则结构失效概率可表示为：限状态方程：０（ｚ－）２１μｚＺ珟＝ｇ（Ｘ珦）＝ｇ（Ｘ珦１，Ｘ珦２，…，Ｘ珦ｎ）＝ｂ珘（１２）Ｐｆ＝Ｐ（Ｚ＜０）＝ｅｘｐ［－２］ｄｚ＝∫槡２π