[發明專利]一種隔震橡膠支座性能的概率預測方法

無效

• 申請號: 201110364777.2
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102505757A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王浩;黃小偉;吳繼榮;邢晨曦;李愛群
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E04B1/36
• 分類號: E04B1/36;E04B1/98;G06F19/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種基于概率的隔震橡膠支座性能預測方法，特別適用于在保證隔震橡膠支座可靠性的基礎上，對大批量的隔震橡膠支座產品進行檢測。

背景技術

地震歷來是嚴重危害人類的一大自然災害。尤其是近40年來，全球發生了許多次大地震，包括美國San?Fernando地震、Loma?Prieta地震、中國唐山大地震、汶川大地震、日本阪神大地震、海地地震以及印尼地震和新西蘭地震等，給人類造成了非常慘重的生命財產損失。

隨著對地震作用機理認識的不斷深化，人們開始把建筑結構的防護重點轉向隔震、減震、控震的研究，逐步形成了一種新概念、新機理的結構減震控制體系。該體系通過在工程結構的特定部位裝設某種裝置或施加外力，調整或改變結構動力反應，從而減小地震對結構的破壞。現代建筑、橋梁等結構已逐漸由硬抗體系轉向減隔震體系，隨之隔震橡膠支座作為一種可靠、安全、經濟的隔震裝置的得到了廣泛應用。隔震裝置既要滿足正常使用條件下結構所受到的作用，也要滿足極端情況(如地震力作用)下結構安全性的需要，所以隔震裝置必須具有以下的幾個特性：較大的豎向承載能力、足夠的初始剛度、適當的耗能能力、一定的回復能力。根據以上的要求，隔震橡膠支座需要按照相關規范進行檢驗，以保證其作為隔震裝置應具有的各項性能的發揮，也是保證隔震系統正常運作和結構安全的必要前提。

隔震橡膠支座檢驗分型式檢驗和出廠檢驗，需要檢驗的項目很多，主要有壓縮性能、剪切性能、剪切性能相關性、極限剪切性能、耐久性性能、橡膠材料性能等，并已有相關的檢驗方法與標準規定。但是，按現行相關標準的要求，對同一批次的隔震橡膠支座，產品抽樣檢測數量一般要求為總數量的一半，有時甚至要求全部檢測。往往由于檢測數目龐大，導致效率低、能耗費用高，不經濟，也不符合節約型社會的發展潮流。所以，在保證同一批次產品工作性能可靠性的基礎上，如何減少抽樣檢測數量以提高檢測效率的問題亟待解決。

概率論與數理統計是對隨機現象進行演繹與歸納的科學，是從數量上研究隨機現象客觀規律的一門數學學科。當前，概率論與數理統計知識已廣泛應用于自然科學、社會科學、工程科學、工農業生產和軍事技術中，是科技工作者和經濟師們常用的數學工具。2003年張競男、王浩等在《材料科學與工程學報》發表《超聲-回彈-鉆芯綜合法測強初探》一文中就運用了概率論與數理統計的知識，并運用到他們的專利中。

本發明就是采用概率論中置信區間的概念對已檢測產品進行可靠性驗算，通過試算法確定預期可靠度下合理的檢測樣本數量。首先假定所選的隔震橡膠支座各項檢測指標服從正態分布，在對大量已檢測隔震橡膠產品的性能進行統計分析的基礎上，引入概率論中置信區間的概念來對隔震橡膠支座的性能進行預測。具體實施中，按照已選定的隔震橡膠支座性能檢測的主要指標和各性能指標達到合格要求的可靠度，通過試算法來確定預期可靠度下合理檢測樣本的最小數量。由于可靠度β可以預先設定不同的值，故可進行可靠度敏感性分析，以確定最優的β值。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種隔震橡膠支座性能的概率預測方法，以期用較少的檢測工作獲得預期較高的檢測精度，即可保證產品的可靠性又提高了檢測效率。

技術方案：為解決上述問題，本發明提出了一種隔震橡膠支座性能的概率預測方法，其中關鍵是確定合理的檢測樣本數量，使得總體各項性能指標檢測值均符合規范要求的可靠度到達預期值，在此前提下，盡量減少樣本數量。本發明就是針對這一問題，基于如圖1所示流程來估計支座檢測的樣本數量，其主要的實現方案包括如下五個步驟：

第一步：確定隔震橡膠支座性能檢測的主要指標，該指標包括力學性能的極限抗壓強度、抗壓彈性模量和抗剪彈性模量，耐久性性能的老化性能、徐變性能和疲勞性能，橡膠材料性能的拉伸、壓縮和老化性能，剪切性能相關性；選取該主要指標中的幾種作為檢測指標，指標的數目用m表示；

第二步：假定所選的各項檢測指標服從正態分布，抽檢n個樣本，可得到某項性能指標的n個檢測值X₁、X₂、...、X_n，設X₁、X₂、...、X_n是正態總體N(μ，σ²)的樣本，根據數理統計知識，有：且分布t(n-1)不依賴于μ，可得：