随机应力谱下构件疲劳可靠性分析的Miner准则--寿命分布函数法

基于随机应力谱下的Miner准则和寿命分布函数，提出了一种随机应力谱下构件疲劳可靠性分析模型——Miner准则一寿命分布模型。该模型首先考虑构件疲劳强度影响系数，对材料的p-S-N曲线进行修正，以得到构件的p-S-N曲线；然后利用Miner准则导出构件在随机应力谱下的疲劳可靠寿命表达式，由疲劳寿命的概率分布函数，并考虑构件疲劳强度影响系数的随机性，求得构件在随机应力谱下给定疲劳寿命时的疲劳可靠度。     

二维统计Miner准则及其应用

首先由等幅疲劳中值 Sa- Nc曲线与中值等寿命曲线 ,建立了等幅中值 Sa- Sm- Nc曲面方程。然后建立了变幅加载下疲劳可靠性二维统计准则。最后给出了一个具体应用实例 ,表明当随机变量α的概率分布已知时 ,可由二维统计 Miner准则十分方便地进行疲劳寿命可靠性预测     

疲劳可靠性二维统计Miner准则

首先建立了等幅疲劳中值Sa-Sm-(?)c曲面方程和变幅加载下疲劳可靠性二维统计Miner准则。其次,重点分析了国外船舶与海洋工程领域广泛采用的疲劳可靠性Wirsching模型,发现其在理论上存在不自洽性,并基于二维统计Miner准则建立了改进的Wirsching模型。最后,给出了一个具体应用实例。表明本文建立的二维统计Miner准则具有较好的工程实用价值。     

FATIGUE RELIABILITY DESIGN AND ESTIMATION METHOD FOR VARIABLE LOADING

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应用修正的P-S-N曲线计算齿轮疲劳寿命

疲劳破坏是机械结构的主要破坏形式之一,准确预测机械结构工作疲劳寿命至关重要.一般的线性损伤累积理论忽略了高频率低疲劳应力所引起的构件疲劳损伤,致使预测结果与实际寿命相差很大.为准确确定双圆弧齿轮的疲劳寿命,提出以修正的材料P-S-N曲线为基础,采用传统的名义应力法和Miner法则估算双圆弧齿轮的疲劳寿命,计算结果表明该方法可行,为预估螺杆泵的井下工作寿命提供了参考依据.     

由剩余强度全域测试建立的疲劳可靠性估算模型

在全域疲劳加载下对处于不同损伤状态的材料进行剩余强度测试，得到剩余强度数据的函数曲线表达式，并由此建立剩余强度模型的一般形式，给出材料在常幅和变幅加载作用下的剩余强度退化模型。在此基础上研究常幅和多级加载下的疲劳可靠性分析方法。应用应力－强度干涉可靠性分析模型进行实例分析计算，结果与实验值较为符合，说明所提出的剩余强度模型是合理的。     

某机翼结构细节抗疲劳优化设计

针对某型飞机在使用过程中中外翼下壁板产生的裂纹故障，根据故障产生的原因，运用优化设计方法，建立以该部位疲劳寿命和结构增加重量为优化目标的数学模型；改进机翼下壁板故障部位的结构设计；对比分析优化前后结构的寿命。使该部位结构的改进设计在重量增加较少的条件下，疲劳寿命较长，满足飞机的实际使用。     

304不锈钢两阶段载荷模式下的疲劳寿命

对304不锈钢进行一系列单轴、扭转、比例和非比例循环载荷变化的两阶段低周疲劳实验,比较各阶段载荷下的循环特性.结果表明在第一阶段载荷下,材料在开始几个循环表现出软化特性,在路径转化时有交错强化现象,而在圆路径下产生明显的附加强化.试验结果表明,这种强化对疲劳寿命有明显影响,使两段载荷的总疲劳损伤小于1.文中比较了线性损伤律和几个非线性损伤律(Manson的双线性损伤律、损伤曲线方法、Morrow模型)的寿命预测结果,表明对寿命的预测各模型都给出了不安全的结果.     

随机载荷作用下的零件动态可靠性模型

运用顺序统计量和概率微分方程建立随机载荷作用下的零件动态可靠性模型,并研究零件可靠度和失效率随时间的变化规律。首先,分析随机载荷多次作用时零件的失效过程,从载荷作用的统计学意义出发,运用顺序统计量建立随机载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数。进一步,根据应力—强度干涉理论建立载荷多次作用下的零件可靠性模型。运用泊松随机过程描述载荷的作用过程,分别建立强度不退化和强度退化时的零件动态可靠性模型。研究表明,强度不退化或退化不明显时,零件的可靠度随时间逐渐降低,失效率随时间逐渐减小;考虑强度退化或强度退化明显时,零件的可靠度随时间逐渐降低且较为明显,失效率具有“浴盆”曲线的全部特征。     

随机载荷作用下动态应力-强度干涉模型

研究了随机应力作用下强度随时间退化时,随时间变化的应力-强度干涉模型。用泊松过程描述应力的作用过程,运用概率微分方程,建立了不考虑强度退化和考虑强度退化时的动态应力-强度干涉模型。在考虑强度退化时,分别将强度退化视为随机变量和随机过程。     

常幅载荷下结构元件断裂可靠性分析的裂纹长度模型

从瞬时裂纹长度及应力强度因子服从对数正态分布的假设出发,基于Paris裂纹扩展速率公式讨论当实验数据较少时,常幅载荷下结构元件临界裂纹长度和瞬时裂纹长度的分布特性,给出一个计算瞬时裂纹长度分布参数的方法,建立常幅载荷下结构元件断裂可靠性分析的裂纹长度模型,阐述元件断裂可靠性的分析方法.对2024-T351材料的CT(compact tension)试件试验数据分析表明,文中给出的模型是合理的,预测结果和试验结果吻合良好.     

开孔圆柱壳模拟疲劳试验模型及加载条件的研究

研究受内压开孔圆柱壳与其受拉伸开孔平板模型在结构和受载条件上的相似性，有限元分析表明，开孔圆柱壳与其相应的平板模型在开孔附近的等效应力分布非常相似，分析和试验结果表明，开孔圆柱壳模拟疲劳试验载荷应由控制疲劳寿命的关键部位（即危险点）的等效应力来确定，当开孔圆柱壳与其平板模型在危害点的等效应力水平和分布相同时，可认为二者的疲劳寿命也相同，在正确的加载条件下，开孔平板模型可用于开孔圆柱壳的模拟疲劳试验，并较精确地预测开孔圆柱壳的疲劳寿命。     

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。     

相关系统失效概率的次序统计量模型及共因失效原因分析

作为可靠性或失效概率分析的基础，载荷-强度干涉分析可以在零件的层次上进行，可以在系统的层次上进行，也可以在次序统计量的意义上进行．文国以典型系统形式为背景，根据系统失效的统计学意义以及次序统计量的性质，应用次序统计量，建立具有普适性(不需要作独立失效假设)的串联、并联及表决系统的失效概率模型。从所建立的次序统计量模型及次序统计量的概率密度函数本身的形式可以推论，共因失效这种失效相关性完全可以通过载简分布与强度分布这两种基本参量反映出来。     

随机载荷下材料疲劳寿命可靠性分析的智能仿真系统

将疲劳累积损伤看作是非稳态过程,摒弃了能量均匀耗散及线性累积损伤理论假设,采用神经网络技术准确描述其与材料性能、载荷应力间复杂的非线性映射关系,真实描述了材料疲劳损伤过程;建立了疲劳失效动态准则,综合考虑了材料疲劳性能及载荷的随机性,能够正确反映两者的个体性能及相互关系。并运用离散事件仿真原因,构造了材料疲劳可靠性分析的智能仿真系统,用以准确地进行疲劳可靠性分析。经正火35钢随机载荷疲劳试验验证,其可靠性分析精度较高。     

估算谱载下疲劳裂纹起始寿命的工程实用方法

从工程应用的角度,将众多估算谱载下疲劳裂纹起始寿命的方法分为三类.对仅依赖于等幅试验且不含任何待定参数的工程实用方法作系统介绍.利用两种钢材在三种谱载下的15组变幅疲劳试验数据对这类方法的寿命预测能力进行实际评估.指出,修正Miner法则、改进均方根法和等效折算法的平均寿命预测精度落在试验分散带内或者接近于试验分散带,且其分散性不大,均可用于工程实际,其中又以等效折算法的寿命预测精度为最高.     

结构系统单元的疲劳可靠性估算

实际工程结构大多是由元件组成的结构系统，所以元件的疲劳可靠性分析应从系统角度加以考虑，即考虑系统中其他元件的影响。针对系统单元的疲劳可靠性问题，文中提出一种建立在一次二阶矩方法和随机有限元法基础上的估算方法。将结构具有的多个不确定因素，如材料、几何、载荷等，用基本随机变量表达。因单元疲劳可靠性分析的功能函数不能表达为基本随机变量的显式函数，故采用数值方法和随机有限元法求偏导。结合改进的一次二阶矩法对系统单元进行疲劳可靠性分析。为工程应用提供一种实用的估算方法。     

多轴应力应变的一种新的计算方法

计算缺口件缺口处的应力应变方法有多种,其中应用较广的是具有能量观点的Neuber法和等效应变能密度法。通常Neuber法过高地估计应力和应变,等效应变能密度法过低地估计应力和应变。通过分析研究,文中引进屈服强度参数,提出一种新的计算方法。通过对同一构件缺口处的应力应变的计算结果进行比较可知,文中提出的新的计算方法是合理可行的,有较好的精度。     

多轴非比例载荷下低周疲劳寿命估算方法

综述近年来国内外非比例载荷下多轴低周疲劳研究的进展和现状。主要评述各种多轴疲劳寿命估算方法,其中临界面应变能密度法是较为有效的方法。并建议今后多轴低周疲劳课题的研究方向。     

机械可靠性试验技术研究现状和展望

相对电子产品可靠性试验而言,机械产品可靠性试验理论问题还处于不成熟的阶段.文中对当前机械可靠性的特点和争议进行介绍,从Bayesian理论、FMECA(failure mode effects and criticality analysis)和疲劳可靠性试验等三个方面总结机械可靠性试验技术相关的重要理论问题及其发展,并阐述可靠性增长试验、加速试验和微机械可靠性试验技术的国内外发展.最后总结机械可靠性试验技术研究存在的问题及其发展趋势.结论指出,只有把宏观上的可靠性统计、试验技术等问题与微观的材料失效机理及其老化过程等问题研究联合起来共同解决,才会更有助于推进机械可靠性技术的发展.