谢里阳*,任俊刚,吴宁祥,钱文学

东北大学航空动力装备振动及控制实验室,沈阳 110819

复杂结构和零部件的几何形状及受力状态决定了其多部位损伤(MSD)特征,即一个结构部件或一个复杂机械零件上存在多个可能发生失效的关键(高应力/低强度)部位。由于结构和零部件载荷及各部位强度的不确定性,复杂结构和零部件上各损伤部位的疲劳寿命都具有明显的随机性。因此,复杂结构和零部件的寿命并不等于确定性意义上最薄弱部位的寿命,其失效及概率寿命预测问题是一个系统的失效及可靠性问题。若结构或零部件上任一部位失效都会导致整个结构或零部件失效,则一个结构或一个零部件就是一个串联系统。在这样的系统中,若载荷具有不确定性,则各关键部位失效会存在统计相关性,需要有适用的模型预测系统寿命及其概率分布。

近年来,多部位损伤问题得到了极大关注,相关研究包括多裂纹结构的剩余强度问题[1-2]、寿命问题[3]、结构完整性问题[4]等。有许多文献研究了多部位损伤结构的疲劳寿命预测理论与方法[5-12],但多数研究都是在确定性框架下进行的,或只涉及简单的概率计算。

关于疲劳寿命的概率分布问题,传统上多根据P-S-N(应力-概率寿命)曲线预测简单零件(只含有一个可能失效的部位)在确定性的循环载荷作用下对应于一定可靠度的疲劳寿命,或借助应力-强度干涉模型反映载荷不确定性对疲劳失效概率的影响[13-14]。……