于艳春，李建操，陈卫东，路胜卓

(1.东北农业大学 水利与土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150030; 2. 滁州学院 地理信息与旅游学院，安徽 滁州 239000; 3.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001)

有限体积法的实体结构疲劳可靠性分析

于艳春1，李建操2，陈卫东3，路胜卓3

(1.东北农业大学 水利与土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150030; 2. 滁州学院 地理信息与旅游学院，安徽 滁州 239000; 3.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001)

为了提高实体结构系统疲劳可靠性的计算效率,本文采用有限体积法研究了实体结构系统的疲劳可靠性问题。通过依据累积损伤模型对结构元件的疲劳可靠性进行分析，建立了实体结构系统的分析模型，分析了实体结构系统疲劳失效机理和判别方法。本文利用改进的分支限界法搜索了结构系统的主要失效模式，采用简化的疲劳可靠性分析方法计算了结构系统的疲劳可靠度。通过算例分析，得到的结构系统疲劳可靠度的计算结果在简单界值法的估算范围内，且随着疲劳载荷循环次数的增加可靠度不断减小。该计算结果的趋势是正确的、符合客观实际的，证明了提出方法的正确性，为结构系统疲劳可靠性分析提供理论基础。

有限体积法； 疲劳可靠性； 结构系统； 失效模式； 累积损伤； 分支限界法； 实体结构； 失效机理

Abstract：In this study, the finite volume method was adopted to analyze the fatigue reliability of a solid structure system and to optimize its computational efficiency. The fatigue reliability of structural elements was analyzed on the basis of the cumulative damage model. The analytical model of a solid structure system was established, and the fatigue failure mechanism of a solid structure system was analyzed. In addition, the recognition of fatigue failure was explored, and the main failure modes of the structural system were investigated through the improved branch- and- bound method. The fatigue reliability of the structural system was calculated through the simplified fatigue reliability analysis method. The analysis of calculation examples revealed that the fatigue reliability of the structure system is within the estimation range of the simple bound- value method. In addition, reliability continuously decreases with increasing fatigue load cycles. The trend of the calculation results was correct and valid, thus validating the method. The proposed method provides a theoretical basis for the fatigue reliability analysis of structural systems.

Keywords：finite volume method; fatigue reliability; structural system; failure mode; cumulative damage; branch- and- bound method; solid structure; failure mechanism

对于工程中大多数结构体系，结构系统破坏的主要形式是结构在疲劳载荷作用下的失效破坏。在现实生活中，有很多结构常年受自然界的各种疲劳载荷的作用，在使用寿命期间内的主要失效形式是疲劳失效，因此，研究结构系统的疲劳可靠性分析意义重大。……