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Structural Reliability

结构可靠性分析·失效概率计算

用FORM(一次可靠性法)与蒙特卡罗法计算可靠性指标β与失效概率Pf。可视化抗力R与荷载S的分布干涉区域。

参数设置
抗力 R(强度)
分布类型
均值 μ_R 200.0
变异系数 CoV_R 0.10
荷载 S (Load)
分布类型
均值 μ_S 100.0
变异系数 CoV_S 0.15
目标可靠性指标 β_T 3.0
可靠性指标 β
失效概率 P_f
安全系数 γ = μ_R/μ_S
所需 μ_R(目标β)

理论公式

正态分布(FORM):

$$\beta = \frac{\mu_R - \mu_S}{\sqrt{\sigma_R^2 + \sigma_S^2}}, \quad P_f = \Phi(-\beta)$$

对数正态分布: $\zeta = \sqrt{\ln(1+\text{CoV}^2)}$, $\lambda = \ln\mu - \zeta^2/2$

$$\beta_{LN} = \frac{\lambda_R - \lambda_S}{\sqrt{\zeta_R^2 + \zeta_S^2}}$$

目标β_T对应的所需平均强度:

$$\mu_R^* = \mu_S + \beta_T\sqrt{\sigma_R^2 + \sigma_S^2}$$
CAE联动: 将FEM分析得到的应力均值、标准差与材料强度统计数据输入,可定量评估失效概率。适用于ASME Sec.III、ISO 2394、JCSS概率模型规范的可靠性设计标准符合性验证。