Метод расчета надежности как вероятностной прочности конструкции был разработан в 1926-1929 гг. Н.Ф. Хоциаловым и М. Майером, но развивался слабо. Лишь последующие работы Н.С. Стрелецкого, А.Р. Ржаницина, Я.Б. Шора и других ученых стали постепенно прокладывать ему путь в практику расчетов.
Показателем надежности в этом методе расчета является вероятность превышения несущей способности конструкции над действующими нагрузками, которые в свою очередь являются случайными величинами.
Исходными данными для расчета в данном случае являются также статистические данные, но не самих характеристик надежности, а прочностных характеристик конструкционного материала (s,E). Геометрических параметров сортамента (d,S), внешних нагрузок, действующих на конструкцию (растягивающие силы N, перерезывающей силы Q, изгибающего момента Мизг, крутящего момента Мкр).
Методы этого направления учитывают причины, приводящие к отказу конструктивных элементов, так как рассматриваются внешние нагрузки, действующие на конструкцию и несущую способность конструкции, но не учитывают фактор времени, что сужает границы применения этого направления при расчете надежности.
Наиболее общий метод надежности, основанный на теории множеств, создан В.В. Болотиным. Согласно этому методу вводится понятие некоторого пространства качества системы V, область допустимых состояний системы W0 и траектория v(t) изменения качества системы во времени. Выход траектории v(t) из области допустимых состояний трактуется как отказ. Первая работа в этом направлении была опубликована В.В. Болотиным в 1959 г. В работах 1969 г. теория изложена систематически с различными примерами ее применения [4,5].
Характеристиками надежности конструкции по этому методу является вероятность невыброса случайного поля или процесса за заданный уровень. Для расчета надежности здесь также необходимы исходные статистические данные, касающиеся параметров случайных полей или случайных процессов. Получить такие данные из экспериментов намного труднее, чем исходные данные для методов расчета надежности как вероятностной прочности.
Выбор уровня надежности
Выбор уровня надежности проектируемого объекта является оптимизационной задачей, решение которой часто сопряжено со значительными трудностями. Отсутствие единого подхода в назначении этого уровня надежности для различных систем и объектов создает определенные затруднения для широкого использования вероятностных методов оценки надежности в практике строительства.
Просто решается задача оптимизации, если возможно построить как кривую увеличения стоимости (С) с увеличением надежности (Р), так и кривую увеличения ущерба (У) с уменьшением надежности объекта. В этом случае оптимальное решение соответствует минимуму суммарных затрат (С+У).
Гораздо чаще, особенно в гидротехническом строительстве, мы лишены возможности построить кривую увеличения ущерба с уменьшением надежности сооружения, во-первых, ввиду несопоставимости размеров ущерба с размером вложенного капитала и, во-вторых, в связи с тем, что катастрофическому материальному ущербу может сопутствовать моральный и социальный ущерб, оценка которых в денежном выражении представляется невозможной.
В настоящее время в теории надежности наиболее распространены задачи на условную оптимизацию, которые можно сформулировать в двух следующих формулах:
1. Необходимо добиться требуемого уровня определенного показателя надежности таким образом, чтобы связанные с этим экономические издержки были минимально возможными:
(1)
2. Необходимо добиться максимально возможного уровня определенного показателя надежности таким образом, чтобы связанные с этим экономические издержки не превышали некоторого допускаемого уровня:
(2)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.