赵维涛,姚东林

(沈阳航空工业学院 航空宇航工程学院,辽宁 沈阳 110136)

0 引言

由于结构载荷的复杂性,大多数结构将同时承受静载荷和疲劳载荷的共同作用,结构系统中的元件可能出现静强度失效,可能出现疲劳破坏。由于元件静强度失效和疲劳失效间存在一定的相关性,如元件静强度失效将导致该元件刚阵减缩、结构内力重分配等,这些都会影响其他未失效元件的应力水平,进而影响未失效元件的疲劳寿命;同样元件疲劳破坏也会导致结构内力重分配,另外疲劳载荷的作用会使结构材料性能下降(如极限强度衰减),这些因素必将影响元件静强度可靠性。因此,有必要对结构系统静强度和疲劳进行耦合分析。文献[1]讨论了结构系统静强度与疲劳失效机理,认为强度失效是瞬间完成,并认为它与其前一级失效为同时发生。文献[2～4]讨论了结构系统静强度与疲劳失效机理,并提出了当量寿命概念,但未对当量寿命作详细讨论。本文在此基础上基于累积损伤对当量寿命作进一步讨论,综合蒙特卡罗方法确定当量寿命的概率分布形式,并提出简化处理方法。

1 当量寿命概念

在使用过程中,结构的极限强度为逐渐衰减[5]。文献[6]给出了结构极限强度与累积损伤度间的关系为

式中：σ为极限强度;σ0为初始极限强度;D为累积损伤度。

根据Miner累积损伤理论,可建立累积损伤度与疲劳寿命的对应关系,结构系统中元件的疲劳寿命可表示为

式中：T为元件的疲劳寿命;Δ为元件发生疲劳破坏时的累积损伤度;A为疲劳强度的不确定性;B为计算过程中模型的不确定性;Ω为应力参数(确定量);m为N-S曲线中的参数(确定量)[7-8]。……