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(海军工程大学 船舶与动力学院，武汉 430033)

船用连杆螺栓失效现象时有发生。传统的螺纹联接设计是将应力、强度等参数都视为确定量并按照一定的强度条件进行设计或校核。由于受各种因素的影响，这些参数都存在着许多的不确定性。另外，船用连杆螺栓的失效是由于损伤累积引起的性能下降而最终导致故障的过程，从完好到故障状态的转化过程也存在着不确定性。因此，船用连杆螺栓的失效存在主要表现为设计参数取值的随机性和许用应力边界的模糊性。本文运用模糊理论解析船用连杆螺栓的失效问题。

1 螺栓模糊可靠性研究模型

1.1 模糊可靠性分析原理

模糊可靠性分析按照功能函数x=r-s(r、s分别为零件的广义强度和广义应力)的取值把机械零件划分为3种不同的状态：

1) 安全状态，满足x≥0。

2) 模糊状态，满足x<0，且|x|较小。

3) 失效状态，满足x<0，且|x|较大。

一般当s≥1.5σlim(σlim为零件疲劳强度极限)时，可认为|x|较大或者零件处于失效状态。

(1)

1.2 螺栓强度模糊可靠度计算模型

将应力视为服从正态分布的随机变量，将强度视为某连续型函数的模糊变量，然后根据模糊可靠性的定义求解螺栓的模糊可靠度，或者在给定模糊可靠度下确定螺栓的主要尺寸。

设连杆螺栓的工作应力为σ，螺栓材料的疲劳强度极限为σlim，且σ、σlim均服从正态分布，令x=σ-σlim，则x也服从正态分布[1]，其均值和标准差为：

(2)

(3)

式中：Sσ、Sσlim——螺栓的工作应力标准差和疲劳极限标准差。

x的概率密度函数为：

(4)

(5)

式中：a——工作状态完好时的强度阈值，应力在小于a的范围内，隶属度为1，工作状态完好；……