[发明专利]恒变幅加载下机械结构的疲劳寿命可靠度评估方法及装置

权利要求书

1.一种恒变幅加载下机械结构的疲劳寿命可靠度评估方法，其特征在于，包括：

根据三参数威布尔分布函数估算机械结构疲劳寿命的最小寿命参数、尺度参数及形状参数；

建立一设定可靠度下的可靠度等级因数模型，将估算出的所述形状参数输入所述可靠度等级因数模型，得到可靠度等级因数；

建立一设定置信度下的置信度等级因数模型，将所述最小寿命参数、尺度参数输入所述置信度等级因数模型，得到置信度等级因数；

根据所述最小寿命参数、尺度参数、可靠度等级因数及置信度等级因数计算机械结构在所述设定可靠度及设定置信度下的特征疲劳寿命值；

基于细节疲劳额定值法，并引入三参数应力-寿命曲线模型扩展评估寿命范围，得到在所述设定可靠度及设定置信度条件下机械结构的强度参考值；

利用所述强度参考值、所述设定可靠度及设定置信度下的特征疲劳寿命值与所述强度参考值之间的关系，计算所述机械结构在所述设定置信度条件下的特征疲劳寿命，根据所述设定置信度条件下的特征疲劳寿命计算及机械结构在一恒幅加载下的预计服役寿命n_t，计算机械结构的疲劳寿命超过该n_t值的概率即机械结构在该恒幅加载下可靠度D；

假定机械结构承受的变幅加载为k级不同应力幅值和循环次数的恒幅加载的集合，根据所述设定置信度条件下特征疲劳寿命的计算模型得到第i级恒幅应力下的特征疲劳寿命，然后基于一等效可靠度模型，将各级应力幅值下预期承受的循环次数进行等效，计算所述机械结构在变幅加载下的疲劳寿命可靠度D_k，i≤k。

2.根据权利要求1所述的疲劳寿命可靠度评估方法，其特征在于，所述可靠度等级因数模型为：

其中，F_D为可靠度等级因数，D为所述设定可靠度，α为所述形状参数；

在建立一设定置信度下的置信度等级因数模型之前，还包括：

确定机械结构的疲劳寿命和所述最小寿命参数之间的差值在设定区间[X，+∞]的概率P与所述设定置信度的关系：

P{N-N₀≥X}＝C

其中，X为单侧置信区间下限，N为疲劳寿命，N₀为最小寿命参数，C为设定置信度；

所述置信度等级因数模型为：

其中，F_C为置信度等级因数，N_a为尺度参数；

所述可靠度D和置信度C下的特征疲劳寿命值的计算公式如下：

其中，N_D/C为可靠度D和置信度C下的特征疲劳寿命值，F_C为置信度等级因数，F_D为可靠度等级因数，N₀为最小寿命参数，N_a为尺度参数。

3.根据权利要求2所述的疲劳寿命可靠度评估方法，其特征在于，基于细节疲劳额定值法，并引入三参数应力-寿命曲线模型扩展评估寿命范围，得到在所述设定可靠度及设定置信度条件下机械结构的强度参考值，包括：

在所述设定可靠度及设定置信度条件下确定特征疲劳寿命值的三参数应力-寿命曲线模型：

基于所述三参数应力-寿命曲线模型及应力幅值和平均应力的关系建立特征疲劳寿命值N_D/C与强度参考值S_max-r之间的关系模型，得到所述强度参考值；

所述关系模型如下：

其中，S_a为应力幅值，N_r为参考疲劳寿命值，R_r为参考应力比值，S_m为平均应力，S₀是材料的疲劳极限，B是曲线斜率相关常数，σ_b为材料的抗拉强度，S_a-D/C是可靠度为D和置信度为C下的特征疲劳寿命所对应的应力幅值下的特征疲劳寿命所对应的应力幅值。