结构可靠度原理与方法

本书系统地介绍和讲解结构可靠度分析和设计的原理与方法，主要内容包括：概率论和随机过程理论基础知识、蒙特卡洛方法、可靠度指标方法、稀疏网格随机配点方法、结构首次穿越失效、结构体系可靠度、生命线工程网络系统可靠度、基于可靠度的结构设计、结构抗力与荷载随机建模。本书以解决工程中的科学问题为导向，讲解有关基础知识、理论和方法，同时介绍近些年建立的关于结构可靠度分析和设计的新知识、新理论和新方法。 本书可作为土木工程、机械工程、船舶海洋工程、航空航天工程等专业科研人员和工程技术人员的参考书，也可作为上述专业研究生和高年级本科生的教学用书

1　结构可靠度概述11.1　可靠性工程简史11.2　结构可靠性的含义41.3　结构可靠度、不确定性源与概率相容性51.4　本书内容体系72　概率论基础82.1　基本概念82.1.1　随机试验82.1.2　概率空间82.1.3　条件概率112.2　随机变量与分布函数112.2.1　随机变量112.2.2　基本分布函数132.3　Copula函数262.3.1　正态Copula函数272.3.2　Gumbel-Hougaard Copula函数292.4　随机变量的函数及其分布312.5　随机变量的统计矩332.5.1　单变量的矩332.5.2　单变量函数的矩332.5.3　联合分布随机变量的矩343　随机过程理论基础363.1　随机过程的时域描述373.1.1　概述373.1.2　平稳过程383.1.3　平稳过程的遍历性383.2　随机过程的频域描述393.2.1　概述393.2.2　宽带和窄带过程413.3　调制非平稳随机过程423.4　特殊随机过程423.4.1　高斯过程423.4.2　白噪声过程433.4.3　马尔可夫过程433.4.4　泊松过程443.5　随机过程对阈值的穿越443.5.1　阈值穿越数443.5.2　跨越时间463.6　随机过程的极值和包络473.6.1　波峰的分布473.6.2　极值峰的分布493.6.3　包络过程514　蒙特卡洛方法544.1　概述544.2　随机数的生成554.2.1　均匀分布的随机数554.2.2　指定分布的随机数564.3　朴素的蒙特卡洛方法594.4　马尔可夫链蒙特卡洛方法614.4.1　马尔可夫链简介624.4.2　米特罗波利斯-黑斯廷斯（Metropolis-Hastings）算法644.4.3　子集模拟方法654.5　相关随机变量的随机数694.5.1　基于协方差矩阵的模拟694.5.2　基于Copula函数的模拟704.6　随机过程的模拟714.6.1　谱表达方法714.6.2　卡胡南-拉维展开方法764.6.3　非高斯随机过程模拟简述795　可靠度指标方法815.1　极限状态815.2　失效概率825.3　可靠度指标845.3.1　简单可靠度指标845.3.2　几何可靠度指标885.4　一次可靠度方法905.5　二次可靠度方法955.6　多设计点问题996　稀疏网格随机配点方法1016.1　隐式极限状态函数1016.2　极限状态函数的CDF1026.2.1　极限状态函数的统计矩1026.2.2　埃尔米特模型1036.2.3　标准化模型1056.2.4　移位广义对数正态分布模型1066.3　Smolyak随机配点方法1096.3.1　全张量积随机配点方法1096.3.2　基于Smolyak稀疏网格的随机配点方法1116.4　计算误差与维数缩减1167　结构首次穿越失效1187.1　随机响应1187.1.1　线性响应1187.1.2　滞回非线性响应1267.2　首次穿越失效分析1367.2.1　高斯响应的首次穿越分析1377.2.2　非高斯响应的首次穿越分析1497.3　向量过程平均穿越率的两种计算方法155 8　结构体系可靠度1578.1　构件类型1578.2　系统模型1588.2.1　串联系统1588.2.2　并联系统1598.2.3　混合系统1618.3　系统可靠度的计算1638.3.1　构件失效的相关性分析1638.3.2　系统可靠度的估计1649　生命线工程网络系统可靠度1729.1　基本理论知识1739.1.1　图的定义1739.1.2　图的存储1749.1.3　图的连通性1759.1.4　最小路（割）的求解方法1769.1.5　迪杰斯特拉算法1779.1.6　布尔代数运算1789.1.7　系统可靠度分析基础1819.2　生命线工程网络可靠度计算的不交最小路（割）方法1839.2.1　边权网络1839.2.2　点权网络1879.2.3　一般赋权网络1899.3　相依失效下结构函数的期望值1939.4　递推分解算法1959.4.1　朴素的递推分解算法1959.4.2　多源点多汇点问题1999.4.3　选择性递推分解算法2039.4.4　推广的递推分解算法2079.5　生命线工程网络系统可靠度计算的蒙特卡洛方法216 10　基于可靠度的结构设计21810.1　允许应力方法21810.2　荷载-抗力系数设计方法21910.2.1　一般格式21910.2.2　安全系数的计算22110.3　安全系数的规范校准22810.3.1　校准水平22810.3.2　校准过程22910.3.3　安全系数的优化23110.4　基于可靠度的设计优化问题23511　结构抗力的随机建模23911.1　结构抗力不确定性的来源23911.2　材料性能的不确定性24011.2.1　分层建模法24111.2.2　简化建模法24511.3　几何参数的不确定性24611.3.1　加法建模法24611.3.2　乘法建模法24611.4　计算模型的不确定性24711.5　结构抗力的随机模型24811.6　时变抗力的随机建模24912　荷载的随机建模25112.1　荷载的随机变量模型25112.1.1　一般建模方法25112.1.2　人类活动导致的荷载25212.1.3　自然现象引起的荷载25412.2　荷载的随机过程模型26012.2.1　脉动风速谱26012.2.2　波浪谱26212.2.3　地面加速度谱26712.3　随机荷载组合27312.3.1　基本定义27412.3.2　伯格斯模型27612.3.3　特克斯特拉法则27712.3.4　荷载遇合方法278参考文献281