小样本加速寿命试验设计与评估方法

针对工程上加速寿命试验仍然存在时间长、试样多的问题,提出一种小样本加速寿命试验设计与评估方法。该方法只需在两个加速应力水平下进行加速寿命试验,即可对产品在正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命进行评估。文中首先利用工程上常用的线性加速模型（如阿伦尼斯模型、逆幂律模型和指数模型等）建立了正常使用应力水平下可靠寿命的单侧置信下限与两个加速应力水平下的可靠寿命置信限之间的数学关系式,给出了正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限评估方法。然后分别对指数分布、两参数Weibull分布和对数正态分布的定数截尾加速寿命试验情况进行了详细讨论,给出了相应的正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限计算公式。该方法计算简单,而且对完全数据、不完全数据以及各种分布均适用。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,与需要在多个加速应力水平下进行寿命试验的传统方法相比,本文方法不但可以节省大量试样和试验时间,而且理论上更加严谨,精度更高。     

正态分布定数和定时截尾数据可靠性评估方法

定数和定时截尾试验是工程上非常重要的一类寿命试验,目前对于产品寿命遵循指数分布情况已有成熟的可靠性评估方法,但是对于工程上常见的产品对数寿命遵循正态分布的情况,还难以根据定数和定时截尾寿命试验数据进行可靠性评估。为此,本文首先提出一种正态分布定数截尾数据可靠性评估方法,能够根据定数截尾寿命试验数据评估产品高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信限,以及给定时刻下高置信度的可靠度单侧置信下限。然后进一步将该方法推广到定时截尾试验的情况,给出一种正态分布定时截尾数据可靠性评估方法,能够根据定时截尾寿命试验数据进行高置信水平的可靠性评估。从而使工程上许多无法处理的定数或定时截尾寿命试验数据得以统计分析,实现小样本可靠性评估。     

电子产品小样本可靠性评估与更新方法

首先建立子系统可靠度积商及线性组合的置信限公式,解决了一般复杂系统可靠度和可靠寿命置信限计算难题。然后针对大型电子产品难以进行大量可靠性试验的问题,提出一种电子产品小样本可靠性评估与更新方法,包括整机小样本可靠性评估方法和整机小样本可靠性更新方法。小样本可靠性评估方法能够根据电子产品子系统的试验结果给出整机可靠度和可靠寿命的置信限,而小样本可靠性更新方法则能够根据整机试验结果或外场实际使用数据,对其整机可靠度和可靠寿命的置信限进行更新。文中详细讨论了工程中常见的定时截尾试验和定数截尾试验的情况,给出了整机小样本可靠性评估和更新的公式。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,本文方法能够显著提高整机寿命预测和可靠性评估精度。     

基于自助法的小样本Weibull分布可靠性分析

针对高可靠性长寿命机械产品在小样本定时截尾试验方案下的可靠性评估问题,提出了一种基于Weibull分布和小样本数据的可靠性评估新方法。首先根据自助法将定时截尾试验数据进行计算机模拟,通过自助再抽样原理产生再生样本达到扩大样本信息的目的,其次运用中值无偏矩估计法对每组再生样本进行计算,得到威布尔分布的参数值,进而可以得到产品的可靠度估计。通过Monte Carlo模拟结果表明,所提方法的评估结果误差较小,结果稳健。最后通过一个实例分析,证明了所提方法的正确性和对小样本的适用性。     

基于Weibull分布的恒加载试验置信样本量的可靠性优化设计

为实现长寿命、高可靠度产品在正常应力水平时可靠性地快速评估,建立Arrhenius—Weibull可靠性统计模型,假定试验各应力水平下Weibull分布型产品的失效机理保持一致,且特征寿命与试验应力水平间满足对数线性加速寿命试验模型。以产品在正常试验应力水平下中位寿命估计值的方差最小为优化目标,以试验应力水平数和大小,试样分配比例以及试验各应力水平下的截尾时间为设计变量,提出了Weibull分布定时截尾恒加载试验可靠性优化方案。获得了用于构造模型参数渐进置信区间的Fisher信息矩阵。算例分析表明:恒加载试验可靠性优化方案具有可行性。     

考虑分级加载的连续非线性Chaboche-Paris全寿命模型

结构疲劳全寿命可分为裂纹萌生和裂纹扩展两个阶段,裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命的预测通常分开进行,很少有理论能将两者合二为一。结合CHABOCHE提出的非线性损伤理论,对Paris公式进行修正,将其扩展至全寿命阶段;建立损伤累积与裂纹长度关系模型,分析分级加载对损伤累积的影响。计算结果表明,提出的Chaboche-Paris全寿命模型对无初始裂纹结构的寿命预测结果与其S-N疲劳试验数据结果一致,对具有宏观可见裂纹结构的寿命预测结果与Paris公式计算结果一致,验证提出的全寿命模型在全寿命预测和裂纹扩展寿命预测两个阶段的可用性和正确性;分级加载时,Chaboche-Paris模型可以体现出加载顺序对疲劳损伤累积的影响,当外载为低-高加载时,循环比之和大于1,当外载为高-低加载时,循环比之和小于1,与试验结果吻合。     

高强钢焊接接头的疲劳强度研究

对某种国产高强度钢的横向和纵向两种对接形式的焊接接头疲劳性能进行试验研究。焊接接头疲劳性能分散性很大，文中采用“定时截尾寿命”试验数据处理方法拟合试验数据，获得焊接接头的P—S—N曲线，并与舍去越出点的常规处理方法进行对比。结果表明，在高存活率下、长寿命区，常规方法所得结果是不安全的。     

基于无失效数据的滚动轴承剩余寿命非等间隔灰色预测方法

传统的滚动轴承寿命预测都需要进行全寿命实验,并且需要数学或物理模型处理大量的实验数据,针对这一问题,提出了一种基于无失效数据的滚动轴承剩余寿命非等间隔灰色预测方法.首先,采用滚动轴承的无失效数据模型和E-Bayes理论,计算出了每一个截尾时间滚动轴承可靠度估计值;然后,将滚动轴承每个截尾时间计算出的可靠度估计值进行了等...     

基于MSC.Fatigue的汽车横向稳定杆疲劳可靠性仿真及试验研究

基于传统汽车稳定杆疲劳可靠性设计偏于保守,造成疲劳设计缺乏科学依据、开发周期长、零件过于笨重、疲劳可靠性低等情况,提出将疲劳可靠性方法与疲劳有限元设计方法相结合,利用专业疲劳分析软件MSC.Fatigue,建立汽车稳定杆有限元模型,利用有限元方法计算其最小疲劳寿命和寿命分布,从而得到稳定杆的受力、危险部位、疲劳寿命等情况.稳定杆疲劳试验表明,预估结果与试验结果相吻合,为汽车稳定杆的材料选择、结构优化、疲劳设计提供了参考.     

长寿命区疲劳寿命概率分布

讨论了试件在低载长寿命区疲劳寿命概率分布问题,根据疲劳寿命与疲劳强度破坏率等同性原理,建立了一个疲劳寿命概率分布模型。文中给出了实例,并通过蒙特卡洛模拟验证了模型的正确。     

随机载荷下焊接结构疲劳寿命的一种有效计算方法

随机载荷下的疲劳寿命估算方法通常涉及两个方面,循环计数和损伤累积。本文研究了一种用于随机载荷下焊接构件疲劳寿命预测的有效计算方法。按照这种方法,只要求已知应力历程的功率谱密度和常规疲劳试验数据,就可以对承受随机载荷的焊接构件作出疲劳寿命计算。利用结构系统的复频响应函数,可以由已知的输入功率谱求出结构响应的谱密度。这就使得结构设计者即使在设计阶段不知道结构承受的应力历程,而只知道结构系统的输入,也同样可以对所设计的结构作出疲劳寿命预测。本文所述方法被用于某超重型矿用汽车车架的疲劳寿命计算,计算结果与实际情况基本吻合。     

估计构件疲劳极限的Bayes极小样本方法

从材料的S-N曲线与构件的S-N曲线形状相似原理出发,结合Bayes估计理论和加速寿命试验理论,提出一个估计构件疲劳极限的极小样本方法.在疲劳寿命服从对数正态函数分布的假设下,研究常幅和变幅载荷作用下由构件的疲劳寿命计算其疲劳极限的问题.两个算例表明,文中提出的方法利用以往积累的大量疲劳试验数据和现场试验数据,估计构件的疲劳极限,计算方便.计算结果与传统方法确定的疲劳极限的结果符合较好.     

确定有限疲劳可靠性数据良好假设分布的一种统一方法

拓展疲劳寿命数据分析方法到循环应力幅数据和短裂纹扩展率数据分析,综合考虑总体拟合效果,与疲劳失效机制的一致性和设计结果的安全性3要素,提出从7种常用统计分布中确定有限疲劳可靠性数据良好假设分布的统一方法。给出了7种常用统计分布参量估计与统计推断技术以及评价3要素的技术。16Mn钢,Q235钢和1Cr18Ni9Ti钢焊接头疲劳寿命数据及循环应力幅数据和短裂纹扩展率数据的分析结果表明,在有限数据条件下,极大值分布和对数正态分布是疲劳寿命的良好假设分布,极小值分布和正态分布是裂纹扩展率和循环应力幅的良好假设分布。     

变幅载荷下疲劳寿命预测及其模拟结果

预测了变幅载荷下给定存活率的疲劳寿命,并用蒙特卡洛法模拟变幅载荷下疲劳试验进行了验证。结果表明,变幅载荷下疲劳寿命的预测结果和模拟结果服从对数正态分布,且两者符合很好。这一结果与文献「１,２」中的结果相一致。     

Rolling contact fatigue life model incorporating residual stress scatter

There has been a considerable body of research concerned with predicting the service life of rolling contact components. It is well known that the prevailing cause of failure in rolling contact components is fatigue crack. Although the trend has been toward the use of surface integrity in fatigue life prediction, one aspect missing in most models has been a consideration of the residual stress scatter in the subsurface. Since the fatigue life of a manufactured component depends on its weakest point, the local extreme is most relevant for the fatigue life prediction. This study thus incorporates the residual stress scatter into the rolling contact fatigue life model to predict the fatigue life closer to the experimental life. It is noted that residual stresses vary significantly at the same depth. After the residual stress scatter is incorporated into the model, the predictions agree well with the experimental lives.     

预测腐蚀疲劳寿命的概率方法

在建立航空发动机铝合金构件点状腐蚀和腐蚀疲劳裂纹扩展模型的基础上，将铝合金叶片的机械腐蚀特性和由环境诱导的电化学行为看作是随机量或随机过程，提出腐蚀疲劳寿命预测的概率方法，利用重要随机变量的累积分布函数，估算寿命累积分布函数，预测腐蚀疲劳寿命。     

一种预测蚀坑腐蚀疲劳寿命的概率模型

蚀坑腐蚀引起的疲劳损伤过程包括七个阶段,蚀坑形成、蚀坑扩展、蚀坑转变为疲劳小裂纹、小裂纹扩展、小裂纹转变为长裂纹、长裂纹扩展和断裂.用一阶可靠性方法(first-order reliability method,FORM)和蒙特卡洛模拟法分别计算铝合金蚀坑腐蚀疲劳寿命,得到疲劳寿命的累积分布函数(cumulative distribution function,CDF),进行概率敏感性分析.同时研究几个随机变量及其变异系数(coefficient of variation,COV)对预测疲劳寿命的影响.     

用疲劳寿命计实现的寿命预测方法

疲劳寿命计是电阻－疲劳响应记忆元件，其电阻值随疲劳而增加，载荷卸除后电阻变化值保留。本文介绍所研制疲劳寿命计特性曲线与材料疲劳曲线的拟合方法，设计和标定了应变倍增器。应变倍增器可使疲劳寿命计电阻变化特性曲线的多数材料的疲劳曲线更好拟合。根据疲劳寿命电阻变化值可以预测年的疲劳寿命。     

复合材料层合板疲劳寿命的可靠性分析

基于唯象的剩余强度衰减模型与蔡－希尔静强度判据,建立单向层合板在任意复杂面内应力作用下的疲劳失效准则。利用蒙特卡洛模拟方法计算层合板的疲劳寿命,并对其进行可靠性评估。根据Ｔ３００／ＱＹ８９１１的三种典型层合板［０］１６、［９０］２４和［±４５］３Ｓ的拉—拉疲劳试验结果,利用蒙特卡洛模拟方法计算层合板的疲劳寿命,结果表明寿命服从Ｗｅｉｂｕｌ分布。