Обзор статьи

Разработка автоматизированного алгоритма вероятностного анализа надежности стержневых систем

УДК: 

624.046.5

DOI: 

10.23968/1999-5571-2026-23-2-37-44

Страницы: 

37-44

Аннотация: 

Представлен алгоритм вероятностного анализа надежности стержневых систем на основе метода Монте-Карло. Математические модели предельных состояний сформированы по действующим нормам и включают совместную оценку надежности стержней и узлов с учетом случайности нагрузок, прочности стали, сварных швов и геометрии сечений. Алгоритм автоматизирован в среде MATLAB и апробирован на стальных фермах из парных уголков и гнутосварных профилей при числе реализаций 10⁶, что позволило получить сопоставимые по массе и надежности варианты без излишней консервативности модели последовательной системы.

Список цитируемой литературы: 

  1. Соловьев С. А., Соловьева А. А. Надежность строительных конструкций: история, анализ, прогноз. М.: АСВ, 2025. 468 с.

  2. Беленя Е. И. Действительная работа и расчет поперечных рам стальных каркасов одноэтажных производственных зданий: автореф. дис. … д-ра техн. наук. М., 1959. 26 с.

  3. Болотин В. В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1982. 351 с.

  4. Пшеничкин А. П. Основы вероятностно-статистической теории взаимодействия сооружений с неоднородными грунтовыми основаниями. Волгоград: ВолгГАСУ, 2006. 207 с.

  5. Гордеев В. Н., Лантух-Лященко А. И., Пашинский В. А., Перельмутер А. В., Пичугин С. Ф. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения / под общ. ред. А. В. Перельмутера. 3-е изд., перераб. М.: АСВ, 2011. 528 с.

  6. Пичугин С. Ф. Надежность стальных конструкций производственных зданий. М.: АСВ, 2011. 455 с.

  7. Пшеничкина В. А. Вероятностный расчет зданий повышенной этажности на динамические воздействия. Волгоград: ВолгГАСА, 1996. 118 с.

  8. Золина Т. В. Вероятностный расчет одноэтажного промышленного здания, оборудованного мостовым краном, с учетом пространственной работы его каркаса // Вестник Волгоградского гос. архитектурно-строительного ун-та. Сер.: Строительство и архитектура. 2012. Вып. 28 (47). С. 7-13.

  9. Torrent R. J. The log-normal distribution: A better fitness for the results of mechanical testing of materials // Matériaux et Construction. 1978. Vol. 11 (4). Pp. 235-245.

  10. Bazaras Ž., Lukoševičius V., Vilkauskas A., Česnavičius R. Probability assessment of the mechanical and low-cycle properties of structural steels and aluminium // Metals. 2021. Vol. 11 (6). 918. 19 p.

  11. Sakai T., Nakajima M., Tokaji K., Hasegawa N. Statistical distribution patterns in mechanical and fatigue properties of metallic materials // Materials Science Research International. 1997. Vol. 3 (2). Pp. 63-74.

  12. Sekulski Z. Statistical properties of the yield strength of normal strength hull structural steel plates // Annals of ‘Dunărea de Jos’ University of Galați: Fascicle XI, Shipbuilding. 2019. Vol. 42. Pp. 55-64.

  13. Bartlett F. M., Dexter R. J., Graeser M. D., Jelinek J. J., Schmidt B. J., Galambos T. V. Updating standard shape material properties database for design and reliability // Engineering Journal. 2003. Vol. 40 (1). Pp. 2-14.

  14. Jahani E., Shayanfar M. A., Barkhordari M. A. A new adaptive importance sampling Monte Carlo method for structural reliability // KSCE Journal of Civil Engineering. 2013. Vol. 17 (1). Pp. 210-215.

  15. Safety, Reliability and Risk Analysis: Beyond the Horizon / ed. by R. D. J. M. Steenbergen, P. H. A. J. M. van Gelder, S. Miraglia, A. C. W. M. Vrouwenvelder. 1st ed. Leiden: CRC Press, 2014. 758 p.

  16. Robens-Radermacher A., Unger J. F. Efficient reliability analysis coupling importance sampling using adaptive subset simulation and PGD model reduction // Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics. 2019. Vol. 19 (1). e201900169. DOI 10.1002/ pamm.201900169.

  17. Grandhi R. V., Wang L. Structural Reliability Analysis and Optimization: Use of Approximations. NASA Contractor Report CR-1999-209154. Washington, DC: NASA, 1999. 324 p.

  18. El Maani R., Radi B., El Hami A. Vibratory reliability analysis of an aircraft’s wing via fluid-structure interactions // Aerospace. 2017. Vol. 4 (3). 40.

  19. Kabir S., Papadopoulos Y. A review of applications of fuzzy sets to safety and reliability engineering // International Journal of Approximate Reasoning. 2018. Vol. 100. Pp. 29-55.

  20. Zhang H., Dai H., Beer M., Wang W. Structural reliability analysis on the basis of small samples: An interval quasi-Monte Carlo method // Mechanical Systems and Signal Processing. 2013. Vol. 37 (1-2). Pp. 137-151. DOI 10.1016/j.ymssp.2012.03.001.

  21. Kim N. H., Ramu P., Queipo N. V. Tail modeling in reliability-based design optimization for highly safe structural systems // Proceedings of 47th AIAA/ASME/ ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics & Materials Conference. Newport, RI, 2006. AIAA Paper 2006-1825. DOI 10.2514/6.2006-1825.

  22. Hu Z., Du X. Reliability methods for bimodal distribution with first-order approximation // ASCE- ASME Journal of Risk and Uncertainty in Engineering Systems, Part B: Mechanical Engineering. 2018. Vol. 5 (1). 011005. 8 p. DOI 10.1115/1.4040000.

  23. Ravishankar B., Smarslok B. P., Haftka R. T., Sankar B. V. Error estimation and error reduction in separable Monte-Carlo method // AIAA Journal. 2010. Vol. 48 (11). Pp. 2624-2630. DOI 10.2514/1.J050439.

  24. Au S.-K., Beck J. L. Estimation of small failure probabilities in high dimensions by subset simulation // Probabilistic Engineering Mechanics. 2001. Vol. 16 (4). Pp. 263-277. DOI 10.1016/S0266-8920(01)00019-4.

  25. Райзер В. Д. Теория надежности в строительном проектировании. М.: АСВ, 1998. 302 с.

  26. Соловьева А. А., Соловьев С. А. Вероятностный анализ надежности ферм статистическим генерированием данных // Строительная механика и расчет сооружений. 2023. № 5 (310). С. 2-11. DOI 10.37538/0039-2383.2023.5.2.11.

  27. Соловьев С. А., Копейкин О. Е., Соловьева А. А. Вероятностный метод проектирования стальных ферм на заданный уровень надежности и долговечности // Вестник МГСУ. 2025. Т. 20, № 5. С. 655-666. DOI 10.22227/1997-0935.2025.5.655-666.

  28. Гринберг Е. И., Монахов В. А. Автоматизированный расчет шарнирных ферм в смешанной форме МКЭ // Региональная архитектура и строительство. 2010. № 1. С. 53-57.

Ключевые слова: 

Полный текст (файл): 

PDF

Авторы: 

Иньков А. Э. Вологодский государственный университет Вологда, Россия

Другие статьи авторов: 

Ссылка на статью в НЭБ: 

https://elibrary.ru/item.asp?id=91583564

Выпуск журнала

№ 2 (115) Апрель 2026