Detail předmětu

Spolehlivost konstrukcí

FAST-NDA029Ak. rok: 2020/2021

Úvod do teorie spolehlivosti, vysvětlení „spolehlivostního“ pozadí norem pro navrhování (např. Eurocode), odolnost konstrukce a vliv zatížení jako dvě nezávisle proměnné, mezní stavy a filosofie jejich návrhu podle norem, teoretická pravděpodobnost poruchy, podmínky spolehlivosti, rezerva spolehlivosti, index spolehlivosti, numerické simulační metody typu Monte Carlo, Latine Hypercube Sampling, Importace Sampling, základní metody analýzy nevyrovnanosti pravděpodobnosti poruchy návrhu konstrukce podle norem pro navrhování, základní metody statistické, citlivostní analýzy a pravděpodobnostní analýzy v aplikaci na navrhování ocelových konstrukcí. Úvod do rizikového inženýrství.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Drahomír Novák, DrSc.

Zajišťuje ústav

Ústav stavební mechaniky (STM)

Výsledky učení předmětu

Student zvládne základní znalosti z oblasti teorie spolehlivosti stavebních konstrukcí: Vytvoření stochastického modelu, podmínky spolehlivosti, numerické simulační metody typu Monte Carlo, mezní stavy, rizikové inženýrství. Budou seznámeni se současným spolehlivostním software.

Prerekvizity

Znalosti z pružnosti a plasticity, stavební mechaniky, pravděpodobnosti a statistiky.

Osnovy výuky

1. Úvod do teorie spolehlivosti, vysvětlení „spolehlivostního“ pozadí norem pro navrhování (např. Eurocode) odolnost konstrukce a vliv zatížení jako dvě nezávisle proměnné, podmínky spolehlivosti, rezerva spolehlivosti.
2. Mezní stavy a filosofie jejich návrhu podle norem.
3. Měřítka spolehlivosti: teoretická pravděpodobnost poruchy, index spolehlivosti.
4. Aproximační metody FORM a SORM.
5. Numerická simulační metoda Monte Carlo, ukázky aplikací.
6. Úloha výpočtového modelu, nejistoty v modelování, hrubé chyby.
7. Numerické simulační metody Latin Hypercube Sampling, Importance Sampling, ukázky aplikací.
8. Náhodné procesy a náhodné pole – metoda stochastických konečných prvků, ukázky aplikací.
9. Pravděpodobnostní optimalizace, otázky životnosti konstrukcí, využití statistické a citlivostní analýzy při navrhování konstrukcí a při verifikaci a kalibrace normových procedur pro navrhování.
10. Weibullova teorie porušení.
11. Nevyrovnanosti pravděpodobnosti poruchy návrhu konstrukce podle norem pro navrhování, možnosti modelování neurčitých veličin.
l2. Úvod do rizikového inženýrství.
13. Spolehlivostní software – doplnění, závěr, shrnutí a rekapitulace látky.

Učební cíle

Studenti získají základní znalosti z oblasti teorie spolehlivosti stavebních konstrukcí: Vytvoření stochastického modelu, podmínky spolehlivosti, numerické simulační metody typu Monte Carlo, mezní stavy, rizikové inženýrství. Budou seznámeni se současným spolehlivostním software.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NPC-SIK magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Drahomír Novák, DrSc.

Osnova

1. Úvod do teorie spolehlivosti, vysvětlení „spolehlivostního“ pozadí norem pro navrhování (např. Eurocode) odolnost konstrukce a vliv zatížení jako dvě nezávisle proměnné, podmínky spolehlivosti, rezerva spolehlivosti. 2. Mezní stavy a filosofie jejich návrhu podle norem. 3. Měřítka spolehlivosti: teoretická pravděpodobnost poruchy, index spolehlivosti. 4. Aproximační metody FORM a SORM. 5. Numerická simulační metoda Monte Carlo, ukázky aplikací. 6. Úloha výpočtového modelu, nejistoty v modelování, hrubé chyby. 7. Numerické simulační metody Latin Hypercube Sampling, Importance Sampling, ukázky aplikací. 8. Náhodné procesy a náhodné pole – metoda stochastických konečných prvků, ukázky aplikací. 9. Pravděpodobnostní optimalizace, otázky životnosti konstrukcí, využití statistické a citlivostní analýzy při navrhování konstrukcí a při verifikaci a kalibrace normových procedur pro navrhování. 10. Weibullova teorie porušení. 11. Nevyrovnanosti pravděpodobnosti poruchy návrhu konstrukce podle norem pro navrhování, možnosti modelování neurčitých veličin. l2. Úvod do rizikového inženýrství. 13. Spolehlivostní software – doplnění, závěr, shrnutí a rekapitulace látky.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Drahomír Novák, DrSc.

Osnova

1. Statistické zpracování náhodné veličiny. 2. Opakovaní pravděpodobnosti a matematické statistiky na příkladech. 3. Výpočty pravděpodobnosti poruchy s použitím Cornellova indexu spolehlivosti. 4. Jednoduchý příklad na simulační metodu Monte Carlo v Excelu. 5. Příklad na metodu Latin Hypercube Sampling v Excelu. 6. Složitější výpočty s pomocí simulačních metod v Excelu. 7. Výpočet předchozích příkladů v softwaru Freet. 8. Odhad pravděpodobnosti poruchy s využitím metody FORM. 9. Aplikace metody Importance Sampling. 10. Úvodní cvičení k semestrálnímu projektu, zpracovaní ukázkového projektu. 11.–13. Práce na individuálním semestrálním projektu.