低碳低合金钢的变幅疲劳寿命估算

分别用15MnVN钢旋转弯曲试样和经过锤击后的16Mn钢对焊接头，试验研究了带存活率的变幅疲劳寿命估算方法。结果表明，在同一应力水平下，所用试样的常幅疲劳寿命服从对数正态分布。本文首先给出了以当量应力幅表示的疲劳寿命表达式，以及带存活率的疲劳寿命表达式，并进一步给出了带存活率的变幅疲劳寿命估算方法和估算结果。最后通过变幅疲劳寿命试验结果进行了验证，表明本文的估算结果是精确的。     

螺旋埋弧焊接X70钢管焊缝金属P-S-N曲线的建立

通过对螺旋埋弧焊接X70钢管焊缝金属进行疲劳试验,得到了不同应力幅和应力比下的疲劳寿命数据,对疲劳寿命的概率分布进行了分析;依据当量疲劳寿命公式,获得疲劳抗力系数和当量疲劳极限,并对其概率分布进行分析,进而建立了焊缝金属的P-S-N曲线,给出了指定存活率下的疲劳寿命曲线。结果表明:焊缝金属的疲劳寿命服从对数正态分布,疲劳抗力系数服从对数正态分布,以当量应力表示的疲劳极限服从正态分布。     

结构元件疲劳可靠性分析的累积损伤模型

从Ｍｉｎｅｒ的损伤定义出发,讨论了临界损伤和瞬时累积损伤的特性。 临界损伤是一个随机变量,服从对数正态分布,累积损伤是一个随机过程,在任意时刻近似服从对数正态分布,由此给出了估计元件疲劳可靠度的表达式。两个算例结果表明,本文给出的模型是合理的,预测结果和试验结果吻合良好。     

拉—拉变幅载荷下45钢缺口件疲劳寿命分布的预测及其验证

根据预测模型。采用旋转弯曲得到的带存活率的疲劳寿命表达式和Miner法则,对给定多级拉-拉变幅载荷谱下的正火45钢缺口件变幅载荷下疲劳寿命下疲劳寿命和累积疲劳损伤临界值的分布进行预测,并通过拉-拉变幅载荷疲劳试验进行了验证,结果表明：45钢缺口件在多级拉-拉变幅载荷下的疲劳寿命和累积疲劳损伤临界值的预测值与试验值均近似服从对数正态分布,且两者符合很好。因此,此预测模型可应用于恒、变幅疲劳加载方式不同的疲劳试验结果预测。     

确定疲劳强度概率分布和P—S—N曲线表达式的简便方法

研究了利用少量疲劳实验结果和文献[5]的应力疲劳公式,确定疲劳强度概率分布和P—S—N曲线表达式的可能性及方法。分析结果表明,若在两个循环应力水平下的疲劳实验数据的数目相等,疲劳寿命遵从对数正态分布,且高循环应力下疲劳实验结果的分散度较低循环应力下的小,则有可能利用文献[5]的疲劳公式,求得疫劳强度的概率分布和P—S—N曲线的表达式。本文还进一步给出了疲劳图,即等寿命图的表达式。     

LY12CZ铝合金切口件的P—S—N曲线表达式及寿命估算

试验测定了ＬＹ１２ＣＺ铝合金切口件的疲劳起台寿命曲线，给出了具有理论疲劳极限的疲劳寿命表达式。，对试验结果的统计分析表明，同一应力水平下的疲劳寿命遵从对烽正态分布。据此，求得了给定存活率下的疲劳寿命，采用作者提出的疲劳公式进行了拟合，得到了具有同一存活率下的疲劳寿命曲线及表达式，与试验结果符合很好。     

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。     

预腐蚀对30CrMnSiNi2A连接件疲劳寿命影响的试验研究

某型飞机疲劳关键件为30CrMnSiNi2A螺钉连接件,为了进行腐蚀条件下疲劳寿命评定,考虑地面停放预腐蚀的影响,采用周期浸润加速腐蚀试验方法,进行不同预腐蚀时间后在随机谱和两种恒幅谱下的成组疲劳试验.结果表明,疲劳寿命随腐蚀时间的增加而降低;在工程常用的时间范围内,若假定疲劳寿命服从对数正态分布,对数疲劳寿命标准差与预腐蚀时间基本无关;若假设疲劳寿命服从威布尔分布,其形状参数与预腐蚀时间基本无关.并以预腐蚀影响系数C(t)反映预腐蚀对疲劳寿命的影响,研究预腐蚀对30CrMnSiNi2A连接件疲劳寿命的影响.     

飞机结构疲劳寿命分散系数研究

飞机结构疲劳寿命分散系数是飞机疲劳寿命评定工作中的一个重要可靠性指标。目前,我国飞机定寿工作中采用全机疲劳试验总试验小时除以疲劳寿命分散系数得出机群安全寿命的结论。通常,在不考虑机群服役环境差异而导致的环境分散系数时,所选取的疲劳寿命分散系数主要考虑两部分,一是机群使用载荷差异导致的载荷分散系数,二是结构材料与制造质量差异导致的结构分散系数。介绍分析了服从对数正态分布与威布尔分布时飞机结构疲劳寿命分散系数的表达形式;对于同型飞机结构疲劳寿命在不同载荷谱下服从对数正态分布的情况,推导了疲劳寿命分散系数可用载荷分散系数与结构分散系数乘积表示的条件;对于同型飞机结构疲劳寿命在不同载荷谱下不服从同一分布的情况,通过等损伤原理可以将服役飞机实际飞行小时数折算到同一试验载荷谱条件下的当量飞行小时数,计算同一试验载荷谱下的结构分散系数,以此作为疲劳寿命分散系数求得的飞机结构安全寿命可作为单机寿命管理的基准寿命值。     

钢板弹簧疲劳寿命概率分布分析

通过一组大样本钢板弹簧疲劳寿命数据的分析 ,得出正态分布、对数正态分布、指数分布、二参数 Weibull分布和三参数 Weibull分布的概率密度函数或分布函数 ,经 K—S检验和 χ2检验证实钢板弹簧疲劳寿命服从除指数分布外的四种分布 ,并以三参数 Weibull分布为最优。     

基于Monte Carlo的齿轮弯曲疲劳可靠性分析

采用MonteCarlo法确定了齿轮弯曲疲劳应力分布与强度分布,并对弯曲疲劳可靠度进行了模拟,克服了齿轮等重要零部件的小样本瓶颈问题,分析可知,齿轮弯曲疲劳应力服从正态分布,弯曲疲劳强度服从对数正态分布;齿轮弯曲疲劳的可靠度误差随着模拟次数的增加而逐渐减小,模拟次数在10^4以上可靠度趋于稳定。     

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。     

滚动轴承的疲劳可靠性计算

提出了滚动轴承寿命试验的数据处理方法和应用回归法确定轴承S-N疲劳曲线的方法,在假定轴承的疲劳强度分布与其寿命呈Weibull分布的基础上,根据应力-强度干涉模型推导出计算轴承承受应力分布为正态,阶梯形,线性及余弦等不同形式的随机载荷下的可靠度公式,并举例进行了演算。     

概率循环应变—寿命曲线及其估计方法

引入了概率循环应变—寿命曲线描述低周疲劳循环应变—寿命试验数据的分散性。应用线性回归方法和极大似然法原理 ,发展了曲线及其置信限的估计方法。方法采用经验证的良好假设分布即对数正态分布模拟疲劳寿命的分散性。基于Coffin Manson律 ,将曲线近似表征均值和均方差循环应变—寿命曲线的形式。任意可靠度下的疲劳分析可方便地根据正态分布进行。与现有独立随机变量观点不同 ,材料常数视为关联随机变量。1Cr18Ni9Ti不锈钢管道焊接头试验数据分析验证了方法的有效性。     

基于最大熵原理和模糊方法的极小子样产品可靠性分析

在假设产品寿命服从对数正态分布情况下，提出了用分散系数法评估极小子样产品的可靠性。介绍了2种求解分散系数的公式。分散系数的大小影响产品的可靠性，而寿命标准差又是决定分散系数大小的主要因素之一。运用极大熵原理和模糊综合分析，讨论了寿命标准差的具体求法。通过实例介绍了该方法的具体运用。     

重型燃气轮机叶片离心载荷下应力特性的研究

针对重型燃气轮机叶片疲劳寿命研究的需要,通过设计和搭建的全尺寸叶片疲劳试验装置,模拟离心载荷工况下的低周疲劳试验,开展离心载荷下叶片应力分布和疲劳寿命预测的研究。该全尺寸叶片疲劳试验装置能够模拟低周疲劳中的等效离心载荷工况,为叶片试验提供必要的条件和手段。同时,对叶片进行网格划分和有限元仿真计算后,得到叶片Von mises应力分布结果,发现叶身应力最大处位于中部偏下边缘薄壁侧。然后将有限元仿真及应力试验相结合,提出叶片疲劳试验的离心载荷等效方法。在此基础上完成叶片的动应力试验,获得应力时间历程数据,并且给出离心载荷应力谱。结果表明,叶身中部边缘的应力水平最高,动应力谱幅值与频数概率的分布服从6阶麦克劳林拟合函数,用等效离心载荷疲劳寿命进行叶片寿命预测的结果是偏安全的,该结论可作为优化设计和试验研究的参考依据。     

A probabilistic analysis on variability of fatigue crack growth using the markov chain

Understanding the stochastic properties of variability in fatigue crack growth is important to maintaining the reliability and safety of structures. In this study, a stochastic model is proposed to describe crack growth behavior considering the variability of fatigue crack growth rates due to the heterogeneity of material. Fatigue life distribution is then predicted based on this model To construct this model, fatigue tests are conducted on a high strength aluminum alloy 7075 T6 under constant stress intensity factor range control. The variability of fatigue crack growth rates is expressed by random variablesZ and Γ based on the variability of material constantsC andm of the Paris-Erdogan equation. The distribution of fatigue life under constant stress intensity factor ranges is evaluated by the stochastic Markov chain model based on the Paris-Erdogan equation. The merit of the proposed model is that only a small number of tests are required to determine this function, and fatigue life required to reach certain crack length at a given stress intensity factor range can be easily predicted. Department of Mechanical Design and Production Eng.     

高可靠性产品的等效试验技术及可靠性评估

阐述了加速等效试验技术的基本原理和方法。研究了采用过载系数控制加速随机振动试验的实现手段。给出了过载系数上限的经验确定方法和试验时间等效换算法。针对疲劳寿命服从两参数威布尔或对数正态分布的情况 ,提出了两种适用于小样本、零失效的可靠性评估方法 :疲劳寿命分散系数法和可靠度下限法