结构可靠度结构理论教案.docx

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结构可靠度结构理论教案

中南林业科技大学教案

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课程名称

结构可靠度理论及应用

课程编号

90000413

总学时数

总学时40理论学时40实践学时0

学分数

2

课程类型

必修课

校级公共课（）基础课或专业基础课（）；专业课（）

选修课

专业学位课（√）；任选课（）

授课年级专业班级

结构工程硕士研究生

授课方式

课堂讲授

考核方式

考查

教学重点

概率论的基本概念；概率分布函数与概率密度函数；结构可靠性基本分析方法中的中心点法、验算点法、实用分析法、映射变换法、蒙特卡罗法；变量相关情况下结构可靠性分析方法；结构体系可靠度的基本概念及结构体系可靠度分析的基本方法；作用的统计分析；荷载效应组合；抗力的统计分析；结构可靠性理论的应用；结构可靠性理论研究进展。

教学难点

概率分布函数与概率密度函数；结构可靠性基本分析方法中的映射变换法、蒙特卡罗法；荷载效应组合；抗力的统计分析。

教学目标及基本要求

1、绪论（4学时）

熟悉影响结构可靠性的不确定性及其分类；了解结构设计方法的演变。

2、结构可靠性数学基础（6学时）

掌握样本空间、概率的定义和性质、条件概率、随机变量；随机变量的概率分布函数；掌握概率密度的性质、随机变量的数字特征、结构可靠性分析常用的概率分布、随机向量、随机变量的函数、随机过程以及数理统计基础。

3、结构可靠性分析的基本概念和原理（6学时）

了解基本随机变量；掌握结构的极限状态、结构可靠度、结构可靠指标、分离函数和分项系数的定义。

4、结构可靠性基本分析方法（6学时）

了解结构可靠性基本分析方法中的中心点法、验算点法、实用分析法、映射变换法；掌握结构可靠性基本分析方法中的蒙特卡罗法；了解变量相关情况下结构可靠性分析方法。

5、结构体系的可靠度（6学时）

熟悉结构体系可靠度的基本概念；掌握结构体系可靠度分析的基本方法。

6、作用和抗力的统计分析（6学时）

熟悉作用的统计分析；掌握作用效应组合以及抗力的统计分析。

7、结构可靠性理论的应用及其研究进展（6学时）

熟悉结构可靠性理论的应用；了解结构可靠性理论研究进展。

教材

名称

工程结构可靠性原理

作者

李清富,高健磊,乐金朝李宗坤

出版社

黄河水利出版社

出版时间

2007年4月

指

定

参

考

书

1.工程结构可靠性设计原理

作者

贡金鑫魏巍巍

出版社及出版时间

机械工业出版社2007年06月

2工程结构荷载与可靠度设计原理

作者

李国强

出版社及出版时间

中国建筑工业出版社2005-12-1

3.随机结构系统可靠性分析与优化

作者

安伟光蔡荫林陈卫东...

出版社及出版时间

哈尔滨工程大学出版社

授课教师

贺国京

职称

教授

单位

土木工程与力学学院

授课学期

春季学期

中南林业科技大学教案（课时备课）

第1次课4学时

课目、课题

绪论

教学目的

和要求

目的：

了解结构可靠度原理以及计算的一些相关概念和知识。

要求：

熟悉影响结构可靠性的不确定性及分类、结构设计方法的演变过程以及结构可靠性研究的历史。

重点

难点

重点：

结构可靠性的不确定性及其分类。

难点：

结构设计方法的演变过程。

教学进程（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计）

主要内容：

影响结构可靠性的不确定性及其分类；

结构设计方法的演变；

结构可靠性研究历史简介；

教学方法：

主要采用课堂讲授方式进行，结合工程实际应用对课堂内容进行综合讲解，中间采用随堂提问的形式对学生进行提问，采用多媒体教学。

时间分配：

主讲时间约3.5学时，集体讨论时间约0.5学时。

课堂组织：

从工程应用问题着手提出可靠度概念的出现背景→从理论的角度去分析各种问题所产生的原因→将问题拓展成2个小专题进行讲解→提出一个实际问题供大家集体讨论。

作业布置

查阅有关工程结构可靠度应用的相关文献，了解其工程应用价值。

主要

参考资料

1.李清富,高健磊,乐金朝李宗坤.工程结构可靠性原理.郑州：

黄河水利出版社，2007年

2.贡金鑫魏巍巍.工程结构可靠性设计原理.北京：

机械工业出版社2007年

3.李国强.工程结构荷载与可靠度设计原理理.北京：

中国建筑工业出版社2005年

课后自我总结分析

学生在本科阶段已具备一定的数理统计基础知识，课堂内容尽量阐述结构可靠性研究历史的演变。

中南林业科技大学教案（课时备课）

第2次课6学时

课目、课题

结构可靠性数学基础

教学目的

和要求

目的：

掌握概率密度的性质、随机变量的数字特征、结构可靠性分析常用的概率分布、随机向量、随机变量的函数、随机过程以及数理统计基础。

要求：

熟悉随机变量的数学期望与方差等数字特征及其他统计量的计算。

重点

难点

重点：

随机变量的数学期望与方差等数字特征及其他统计量的计算。

难点：

随机过程的相关概念。

教学进程（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计）

主要内容：

概率论的基本概念；概率分布函数与概率密度函数；随机变量的数字特征；

结构可靠性分析常用的概率分布；随机变量的函数；随机过程；数理统计基础。

教学方法：

主要采用课堂讲授方式进行，中间采用随堂提问的形式对学生进行提问，采用多媒体教学。

时间分配：

主讲时间约4学时，集体讨论时间约2学时。

课堂组织：

复习巩固概率论相关知识，引导学生从理论上的概念进入实际应用，进一步延伸到工程可靠度领域上来。

作业布置

复习巩固概率分布函数与概率密度函数，随机变量的数字特征及随机过程与数理统计基础。

主要

参考资料

1.李清富,高健磊,乐金朝李宗坤.工程结构可靠性原理.郑州：

黄河水利出版社，2007年

2.贡金鑫魏巍巍.工程结构可靠性设计原理.北京：

机械工业出版社2007年

3.李国强.工程结构荷载与可靠度设计原理理.北京：

中国建筑工业出版社2005年

课后自我总结分析

学生在本科阶段已具备相当的概率及数理统计基础知识，课堂内容尽量讲解结构可靠度指标的相关概率。

中南林业科技大学教案（课时备课）

第3次课6学时

课目、课题

结构可靠性分析的基本概念和原理

教学目的

和要求

目的：

了解基本随机变量；掌握结构的极限状态、结构可靠度、结构可靠指标、分离函数和分项系数的定义。

要求：

熟悉结构设计方法的演变过程；了解分离系数和分项系数的定义。

重点

难点

重点：

结构可靠指标的计算。

难点：

分离函数和分项系数的计算。

教学进程（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计）

主要内容：

基本随机变量；

结构的极限状态；

结构可靠度；

结构可靠指标；

分离函数和分项系数。

教学方法：

主要采用课堂讲授方式进行，结合工程实际应用对课堂内容进行综合讲解，中间采用随堂提问的形式对学生进行提问，采用多媒体教学。

时间分配：

主讲时间约5学时，集体讨论时间约1学时。

课堂组织：

从工程应用问题着手提出可靠度指标的概念→从理论的角度去分析可靠度指标的含义→提出一个工程实际问题供大家集体讨论。

作业布置

查阅有关结构可靠度计算的相关文献。

主要

参考资料

1.李清富,高健磊,乐金朝李宗坤.工程结构可靠性原理.郑州：

黄河水利出版社，2007年

2.贡金鑫魏巍巍.工程结构可靠性设计原理.北京：

机械工业出版社2007年

3.李国强.工程结构荷载与可靠度设计原理理.北京：

中国建筑工业出版社2005年

课后自我总结分析

结构可靠度指标的计算包含多个因素，应具体分析多重因素对该指标的影响。

中南林业科技大学教案（课时备课）

第4次课6学时

课目、课题

结构可靠性基本分析方法

教学目的

和要求

目的：

掌握结构可靠性基本分析方法。

要求：

掌握结构可靠性基本分析方法中的蒙特卡罗法，了解结构可靠性基本分析方法中的中心点法、验算点法、实用分析法、映射变换法，了解变量相关情况下结构可靠性分析方法。

。

重点

难点

重点：

结构可靠性基本分析方法中的蒙特卡罗法。

难点：

结构可靠性基本分析方法中映射变换法。

教学进程（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计）

主要内容：

中心点法；

验算点法；

实用分析法；

映射变换法；

蒙特卡罗法；

变量相关情况下结构可靠性分析方法。

教学方法：

主要采用课堂讲授方式进行，结合工程实际应用对课堂内容进行综合讲解，中间采用随堂提问的形式对学生进行提问，采用多媒体教学。

时间分配：

主讲时间约4学时，集体讨论时间约2学时。

课堂组织：

从工程应用问题着手提出结构可靠性的重要性→分3个小专题进行讲解各种可靠性基本分析方法→提出一个工程实例设计供大家集体讨论。

作业布置

查找工程结构可靠度应用的相关文献，并作文件综述。

主要

参考资料

1.李清富,高健磊,乐金朝李宗坤.工程结构可靠性原理.郑州：

黄河水利出版社，2007年

2.贡金鑫魏巍巍.工程结构可靠性设计原理.北京：

机械工业出版社2007年

3.李国强.工程结构荷载与可靠度设计原理理.北京：

中国建筑工业出版社2005年

课后自我总结分析

重点讲述结构可靠性基本分析方法中的蒙特卡罗法。

中南林业科技大学教案（课时备课）

第5次课6学时

课目、课题

结构体系的可靠度

教学目的

和要求

目的：

掌握结构体系可靠度分析的基本方法；熟悉结构体系可靠度的基本概念。

要求：

掌握结构体系可靠度分析的基本方法。

重点

难点

重点：

结构体系可靠度分析的基本方法。

难点：

结构体系可靠度分析的基本方法和机理分析。

教学进程（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计）

主要内容：

结构体系可靠度的基本概念；

结构体系可靠度分析的基本方法；

结构体系可靠度计算示例。

教学方法：

主要采用课堂讲授方式进行，结合工程实际应用对课堂内容进行综合讲解，中间采用随堂提问的形式对学生进行提问，采用多媒体教学。

时间分配：

主讲时间约4学时，集体讨论时间约2学时。

课堂组织：

从工程应用问题着手提出结构体系可靠度的基本概念→结构体系可靠度分析的基本方法→提出一个工程实例→一起计算。

作业布置

布置一个相关的工程实例可靠度的计算。

主要

参考资料

1.李清富,高健磊,乐金朝李宗坤.工程结构可靠性原理.郑州：

黄河水利出版社，2007年

2.贡金鑫魏巍巍.工程结构可靠性设计原理.北京：

机械工业出版社2007年

3.李国强.工程结构荷载与可靠度设计原理理.北京：

中国建筑工业出版社2005年

课后自我总结分析

重点讨论各种可靠度计算方法在结构实际中的应用。

中南林业科技大学教案（课时备课）

第6次课6学时

课目、课题

荷载和抗力的统计分析

教学目的

和要求

目的：

熟悉荷载的统计分析；掌握荷载效应组合以及抗力的统计分析。

要求：

熟悉结构上的作用和作用效应；掌握结构构件抗力的统计分析等。

重点

难点

重点：

作用的概率模型及统计分析。

难点：

结构构件抗力的统计参数和概率分布类型。

教学进程（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计）

主要内容：

作用的概念和分类；作用的概率模型及统计分析；作用效应；作用组合；

作用代表值；抗力的概念；结构构件抗力的统计分析；影响结构构件抗力不确定性的因素；结构构件抗力的统计参数和概率分布类型；结构构件抗力的概率分布类型。

教学方法：

主要采用课堂讲授方式进行，结合工程实际应用对课堂内容进行综合讲解，中间采用随堂提问的形式对学生进行提问，采用多媒体教学。

时间分配：

主讲时间约4学时，集体讨论时间约2学时。

课堂组织：

从工程应用问题着手提出作用及抗力概念→从一个具体模型出发建立模型的作用及抗力模式→给出一个实例供大家集体讨论。

模型的作业布置

布置一个相关的工程实例的计算。

主要

参考资料

1.李清富,高健磊,乐金朝李宗坤.工程结构可靠性原理.郑州：

黄河水利出版社，2007年

2.贡金鑫魏巍巍.工程结构可靠性设计原理.北京：

机械工业出版社2007年

3.李国强.工程结构荷载与可靠度设计原理理.北京：

中国建筑工业出版社2005年

课后自我总结分析

重点分析作用及抗力的概率统计分析。

中南林业科技大学教案（课时备课）

第7次课6学时

课目、课题

结构可靠性理论的应用及其研究进展

教学目的

和要求

目的：

掌握结构可靠性理论的应用及结构可靠性理论研究进展。

要求：

熟悉结构可靠度理论的应用最新进展及研究趋势。

重点

难点

重点：

结构可靠性理论的应用。

难点：

可靠度理论的应用的研究趋势。

。

教学进程（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计）

主要内容：

结构可靠性理论的应用；

结构可靠性理论研究进展。

教学方法：

主要采用课堂讲授方式进行，结合工程实际应用对课堂内容进行综合讲解，中间采用随堂提问的形式对学生进行提问，采用多媒体教学。

时间分配：

主讲时间约4学时，集体讨论时间约2学时。

课堂组织：

从工程应用问题着手提出结构可靠性理论的应用→可靠度理论的应用最新进展→可靠度理论的应用研究趋势。

作业布置

查阅有关结构可靠性理论研究进展相关文献。

主要

参考资料

1.李清富,高健磊,乐金朝李宗坤.工程结构可靠性原理.郑州：

黄河水利出版社，2007年

2.贡金鑫魏巍巍.工程结构可靠性设计原理.北京：

机械工业出版社2007年

3.李国强.工程结构荷载与可靠度设计原理理.北京：

中国建筑工业出版社2005年

课后自我总结分析

重点讲述结构可靠性理论的应用及结构可靠性理论研究进展。