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工程结构可靠性理论的发展现状

在工程上，一般所说的可靠度，指的就是结构可信赖或可信任的程度。工程结构中的

可靠度可表示为能承受在正常施工和正常使用时，可能出现的各种作用；在正常使用时，具

有良好的作用性能；在正常维修和保护下，具有足够的耐久性能：在偶然事件（如地震，爆

炸，撞击等）发生实际发生后，仍能保持所需的整体稳定性。度量结构可靠性的数量指标称

为结构可靠度即为：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。

关于可靠性设计的方法发展经历传统设计和概率设计。

在材料力学及弹性力学方法发展以后，早期的结构设计方法是许用应力法。他设计材

料为均匀弹性体，分析结构上所受到的载荷作用，用结构理学或材料力学的方法算出结构应

力分布，确定危险点上的工作应力之；再根据经验及统计资料确定许用应力；设计时保证最

带应力不超过材料的许用应力，这成为强度判据，它满足了结构的强度要求，因而认为结构

在工作不会破坏。考虑到工作中的各种不确定因素，又许用应力乘以安全系数后，就得出了

结构强度，确定结构的规格尺寸。这种方法称为传统设计法或静强度决定论法。以往的结构

设计均采用此法。设计时，作用于结构上的载荷以及结构的承载能力，均用定制，若游动载

荷作用于结构上时，将动载换算成静载进行计算。

近年来，力学分析考虑了材料的非线性，应用电子数字计算机来进行复杂的力学计算，

结构式验方面也更趋完善和精确，因而发展了动强度决定论方法。有些结构，其所承受的荷

载，诸如阵风载荷，震动载荷，波浪作用等，会随时间而很快的发生变化。在这种方法中，

这些都简单的借助一个动力学系数而予以考虑。但现在这种方法还远没有达到完美的程度，

因而趋向于用概率方法代替它们。

可靠性设计又称概率设计。这种设计方法认为，作用于结构的真实外和在其结构的真实

承载能力，都是概率意义上的量，设计时不可能予以精确地确定，称为随机变量或随机过程，

它服从一定的分布。一次为出发点进行结构设计，能够与客观实际情况更好的符合。它能够

根据结构的可靠性要求，把失效的发生控制在一种可接受的水平。这种方法的明显好处，是

给出了结构可靠程度的数量概念。对于像飞行器这样一些航空机构，概率实际法的明显优点

是重量减小，并能降低成本和提高性能。

概率设计法能够解决两方面的问题：根据设计，进行分析计算已确定结构的可靠度；根

据任务提出的可靠度指标，确定构建的参数。概率设计法的思想可追溯到本世纪得出十年代。

1911年，卡宾奇就提出用统计数学的方法研究和在其材料强度。在1926-1929年间，霍契阿

洛夫和马耶罗夫制定了概率设计的计算方法，但当时提出的方法不够样，没有摆脱争论的性

质，因而没有得到广泛的赞同，未付诸实践。以后，斯特列里茨基拉尼芩和苏拉等人的工作，

逐渐为这种方法铺平了道路。弗洛伊登撒尔在40年代差不多和拉尼芩同时开展了结构可靠

性的研究工作。1947年，他发表了“结构安全度”一文，奠定了结构可靠性的理论基础。

1954年，拉尼芩提出了应力-强度结构可靠性设计的正态-正态模型，并推倒了用正态分布二

距表达可靠性中心安全系数的一般形式。美国“大力神”导弹客体结构设计采用了这种中心

安全系数。50年代，随着导弹和空间技术的发展，结构可靠性问题日益英气人们的关切和

重视，一些国家相继成立了专门的组织，从事这方面的研究；概率论设计方法也日臻完善并

达到了书用程度。在这期间，美国，前苏联，加拿大等国家制定了相应的标准和规范，作为

概率设计的依据。继而，一些国际组织也提出了这方面的准则。例如，国际标准化组织给出

了《结构可靠度总原则》，并采用了雷克威茨提出的正态方法，国际结构安全度委员会也推

广了这一方法。

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