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李典庆,蒋水华,周创兵,方国光.二维联合概率分布函数构造方法对结构串联系统可靠度影响分析[J].计算力学学报,2013,30(6):777~782
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二维联合概率分布函数构造方法对结构串联系统可靠度影响分析
Effect of bivariate distribution construction methods on series system reliability
投稿时间:2012-05-20  修订日期:2012-09-26
DOI:10.7511/jslx201306005
中文关键词:  联合概率密度函数  Pearson相关系数  Spearman相关系数  串联系统  失效概率
英文关键词:joint probability density function  Pearson correlation coefficient  Spearman correlation coefficient  series system  probability of failure
基金项目:国家自然科学基金(51225903,51079112);高等学校全国优秀博士学位论文作者专项(2007B50)资助项目.
作者单位E-mail
李典庆 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室, 武汉 430072
武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室, 武汉 430072 
dianqing@whu.edu.cn 
蒋水华 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室, 武汉 430072
武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室, 武汉 430072 
 
周创兵 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室, 武汉 430072
武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室, 武汉 430072 
 
方国光 新加坡国立大学 土木与环境工程系, 新加坡  
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中文摘要:
      简要介绍了两种构造联合分布函数近似方法:基于Pearson相关系数的近似方法P和基于Spearman相关系数的近似方法S。推导了基于直接积分方法的串联系统失效概率计算公式,提出了两构件功能函数间负相关时串联结构系统失效概率上限值的计算公式。以理论联合概率分布函数是二维极值分布为例研究了两种近似方法在串联系统可靠度计算中的精度。结果表明,两种近似方法能够有效地计算串联结构系统可靠度,且精度很高,为不完备概率信息条件下串联结构系统可靠度分析提供了一条有效的途径。当两构件的功能函数正相关时,两种近似方法误差随串联系统失效概率的减小而增加,但近似方法与精确方法系统失效概率的差别最大也不会超过2倍;当两构件的功能函数负相关时,两种近似方法误差随系统失效概率的减小而减小,但两种近似方法的失效概率几乎与精确解一样。此外,两种近似方法误差不是随构件间相关性的增加而单调增加,而是存在一极大值。
英文摘要:
      The two approximate methods for constructing bivariate distributions,namely method P and method S,are briefly introduced first.Thereafter,the closed-form expressions for calculating the series system probability of failure using direct integration are derived.For two negatively correlated performance functions underlying a series system,a formula for calculating the upper bound of probability of failure for a series system is derived.Then,an illustrative example is presented to demonstrate the capability and validity of two approximate methods.The results indicate that the methods P and S are effectively the same from a numerical viewpoint.Both two approximate methods can produce sufficiently accurate probabilities of failure for series systems.The two approximate methods provide a tool for series system reliability analysis under incomplete probability information.The errors in series system probability of failure increase with decreasing system probability of failure when the two performance functions underlying two components are positively correlated.They will decrease with decreasing system probability of failure when the two performance functions underlying two components are negatively correlated.The maximum error in the series system probability of failure may not be associated with a large correlation.It can happen at an intermediate correlation.
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