[发明专利]一种基于多故障机理耦合的机械结构可靠性分析方法

权利要求书

1.一种基于多故障机理耦合的机械结构可靠性分析方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)确定损伤等效主参量：选取各个故障机理的共有主参量，包括应变、能量、损伤量，以损伤等效为基本原则，借助多故障机理交互作用的力学机理分析，将多故障机理的作用影响使用同一参量表示，该参量即为损伤等效主参量：

2)损伤等效物理模型构建：结合仿真和试验数据，用该主参量来表征两者交互作用对故障的贡献，从而通过线性叠加、非线性叠加的方式，将各单一机理的损伤，以及两故障机理交互作用的损伤，叠加获得总损伤，建立多机理的损伤叠加模型；另一种方式，按影响最终故障的主次，分为主要机理和次要机理，在主要机理模型中，将次要机理及其交互作用的影响通过修正系数的方式考虑进去，从而建立多机理的修正系数模型；对蠕变-疲劳故障，在热疲劳模型的基础上，考虑高温蠕变对寿命的影响，引入包含温度T、工作时间t影响的修正系数λ(T，t)进行修正，则蠕变-疲劳损伤等效物理模型为：

式中，m、C为材料低周疲劳性能参数，M为载荷级数，含下标i的项表示与第i级载荷水平下对应的量，n_i为第i级载荷水平的循环数，Δε_pi为该载荷水平的塑性应变幅值，N_i为i级载荷水平作用下的低周疲劳寿命；模型的修正系数λ(T，t)，通过蠕变-热疲劳交互作用力学机理分析确定；α为损伤累积因子；

3)参数化仿真：在利用CAE工具进行机械应力、应变响应的仿真基础上，由结构主要影响因素确定参数，通过调整参数控制结构几何形状、材料属性、载荷，自动实现损伤等效物理模型的重构，以便于多次仿真，进行随机性分析；

4)故障物理模型随机性分析：利用损伤等效物理模型和参数化仿真，考虑材料参数、载荷、结构尺寸参数的随机性，借助抽样法、改进的一次可靠度方法，分析多故障机理耦合的结构可靠度、可靠性灵敏度、可靠寿命；

5)基于贝叶斯的模型随机性修正：充分利用产品研制、使用过程的数据，基于贝叶斯更新方法，修正故障物理模型随机性结果，提高分析精度；若通过试验获得寿命数据样本N_t，s为寿命值的自然对数标准差，寿命的先验分布假定为对数正态分布，则用于确定蠕变-疲劳多故障耦合的结构寿命后验分布的对数正态似然函数为：

式中，f(p₁、p₂、p₃、p₄、p₅)为蠕变修正模型预测寿命，p₁、p₂、p₃、p₄、p₅分别表示寿命影响参数，N_t，i为第i个样本的寿命，n为样本总数。