[發明專利]恒變幅加載下機械結構的疲勞壽命可靠度評估方法及裝置

有效

• 申請號: 201710248956.7
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106874639B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 李偉;劉鵬飛;鄧海龍;趙虹橋
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;湯在彥

1.一種恒變幅加載下機械結構的疲勞壽命可靠度評估方法，其特征在于，包括：

根據三參數威布爾分布函數估算機械結構疲勞壽命的最小壽命參數、尺度參數及形狀參數；

建立一設定可靠度下的可靠度等級因數模型，將估算出的所述形狀參數輸入所述可靠度等級因數模型，得到可靠度等級因數；

建立一設定置信度下的置信度等級因數模型，將所述最小壽命參數、尺度參數輸入所述置信度等級因數模型，得到置信度等級因數；

根據所述最小壽命參數、尺度參數、可靠度等級因數及置信度等級因數計算機械結構在所述設定可靠度及設定置信度下的特征疲勞壽命值；

基于細節疲勞額定值法，并引入三參數應力-壽命曲線模型擴展評估壽命范圍，得到在所述設定可靠度及設定置信度條件下機械結構的強度參考值；

利用所述強度參考值、所述設定可靠度及設定置信度下的特征疲勞壽命值與所述強度參考值之間的關系，計算所述機械結構在所述設定置信度條件下的特征疲勞壽命，根據所述設定置信度條件下的特征疲勞壽命計算及機械結構在一恒幅加載下的預計服役壽命n_t，計算機械結構的疲勞壽命超過該n_t值的概率即機械結構在該恒幅加載下可靠度D；

假定機械結構承受的變幅加載為k級不同應力幅值和循環次數的恒幅加載的集合，根據所述設定置信度條件下特征疲勞壽命的計算模型得到第i級恒幅應力下的特征疲勞壽命，然后基于一等效可靠度模型，將各級應力幅值下預期承受的循環次數進行等效，計算所述機械結構在變幅加載下的疲勞壽命可靠度D_k，i≤k。

2.根據權利要求1所述的疲勞壽命可靠度評估方法，其特征在于，所述可靠度等級因數模型為：

其中，F_D為可靠度等級因數，D為所述設定可靠度，α為所述形狀參數；

在建立一設定置信度下的置信度等級因數模型之前，還包括：

確定機械結構的疲勞壽命和所述最小壽命參數之間的差值在設定區間[X，+∞]的概率P與所述設定置信度的關系：

P{N-N₀≥X}＝C

其中，X為單側置信區間下限，N為疲勞壽命，N₀為最小壽命參數，C為設定置信度；

所述置信度等級因數模型為：

其中，F_C為置信度等級因數，N_a為尺度參數；

所述可靠度D和置信度C下的特征疲勞壽命值的計算公式如下：

其中，N_D/C為可靠度D和置信度C下的特征疲勞壽命值，F_C為置信度等級因數，F_D為可靠度等級因數，N₀為最小壽命參數，N_a為尺度參數。

3.根據權利要求2所述的疲勞壽命可靠度評估方法，其特征在于，基于細節疲勞額定值法，并引入三參數應力-壽命曲線模型擴展評估壽命范圍，得到在所述設定可靠度及設定置信度條件下機械結構的強度參考值，包括：

在所述設定可靠度及設定置信度條件下確定特征疲勞壽命值的三參數應力-壽命曲線模型：

基于所述三參數應力-壽命曲線模型及應力幅值和平均應力的關系建立特征疲勞壽命值N_D/C與強度參考值S_max-r之間的關系模型，得到所述強度參考值；

所述關系模型如下：

其中，S_a為應力幅值，N_r為參考疲勞壽命值，R_r為參考應力比值，S_m為平均應力，S₀是材料的疲勞極限，B是曲線斜率相關常數，σ_b為材料的抗拉強度，S_a-D/C是可靠度為D和置信度為C下的特征疲勞壽命所對應的應力幅值下的特征疲勞壽命所對應的應力幅值。