[发明专利]一种估算结构危险点概率疲劳寿命的符合性检验方法

说明书

本发明公开一种估算结构危险点概率疲劳寿命的符合性检验方法，包括如下步骤：将疲劳损伤力学模型中的参数视为随机变量，利用小子样数据集构建模型参数关于标准正态分布寿命变量的非嵌入多项式混沌展开，模型参数的概率分布进行EDF拟合优度检验，完成模型参数的概率化；其次进行结构危险细节在复杂载荷谱下疲劳损伤的概率抽样计算，进一步得到疲劳寿命的大子样数据的完整概率分布，通过判断相同载荷谱下疲劳寿命试验值是否落入所计算的对数寿命概率分布的95％置信区间进行概率符合性检验。本发明为工程中运用小试验数据估算疲劳寿命提供了可行的方法，具有重要的工程应用价值及意义。

技术领域

本发明涉及金属结构疲劳寿命计算领域，尤其涉及一种估算结构危险点概率疲劳寿命的符合性检验方法。

背景技术

疲劳破坏是工程机械装备结构失效的主要形式之一，疲劳损伤可明显降低材料的力学性能，削弱结构的承载能力，进而影响结构服役的可靠性和安全性。金属结构细节中存在大量的连接件，连接件孔边危险点应力远高于结构构件的平均应力水平，且应力状态复杂，是其最主要的疲劳损伤源。由于疲劳试验需要消耗较多的时间和财力，工程结构件的种类繁多且载荷谱复杂，难于针对各类结构件开展大量疲劳试验，工程中的一类结构连接件试验量一般有3～5件。因此，运用极小试验量有效评定结构危险点的疲劳寿命是极具挑战性的工程课题。

从疲劳试验和工程应用中发现，相同材料或结构在同一载荷谱作用下的疲劳寿命存在较大的分散性，这表明疲劳本质上是一个随机过程。从材料、加工过程到工程使用环境均存在着大量的不确定性，其中材料内部缺陷和结构制造过程的不确定性是造成疲劳寿命分散性的最主要因素，在疲劳寿命估算中引入不确定性分析是合理评估工程结构细节疲劳可靠性的必然。工程中广泛使用的估算疲劳寿命方法是利用疲劳损伤模型累计计算获得，其不确定性分析主要针对损伤模型参数的不确定性，采用的处理方法一般为概率方法，即将模型中不确定性参数视为服从某种概率分布的随机变量，模型响应也通过某种概率分布表示，这通常需要在疲劳试验数据的基础上通过统计方法获得。经典疲劳寿命估算方法的概率模型在工程应用中存在诸多缺点：首先，大多是在试验基础上获得的经验公式，难以准确刻画疲劳寿命的本质控制量及其概率特性；其次，模型参数的概率特性存在过多假设，不是基于试验数据进行严格的统计学分析，而是根据经验对其进行概率假设,由此引入更多误差，影响疲劳寿命估算的准确性。