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常用疲劳可靠性分析方法概述

2018-05-21万一品宋绪丁

装备制造技术 2018年3期

张 磊,万一品,宋绪丁

(长安大学工程机械学院,陕西 西安710064)

大多数机械结构在服役期内往往受到随机载荷的作用,疲劳破坏成为其主要的失效形式[1]。疲劳破坏的危险性表现在机构在达到疲劳寿命时无明显先兆就会突然破坏,因此对于复杂机构的疲劳可靠性分析变得尤为重要。本文主要阐述目前几种常用的疲劳可靠性分析法,为疲劳可靠性分析提供参考。

1 应力—强度干涉法

由于在机械结构受力分析中应力和强度具有相同的量纲,故应力强度干涉方法可将机械零件的强度和应力曲线表示在同一个坐标系中进行分析,从而确定机械零件的可靠性。

概率密度函数联合积分法如公式(1)所示:

式中:S为工作应力;δ为零件强度。

应用应力-强度干涉法在实际工程分析中,首先要统计载荷和材料属性的概率分布,然后结合零件尺寸等随机变量进行应力与强度计算,得到应力与强度的概率分布,从而得到应力与强度的干涉曲线图,根据干涉曲线图进行机械疲劳可靠性的分析计算。应力-强度干涉法简单实用,但需要计算出应力与强度的概率密度函数,在一些难以计算出概率函数的情形下,该法失效。

2 蒙特卡罗模拟法

蒙特卡罗模拟法,又称为统计实验法和随机抽样法,是一种以概率统计为基础,以随机抽样为主要手段的数值方法[2]。蒙特卡罗模拟法的实际做法就是从应力分布中抽取一个随机变量,再从强度分布中抽取一个随机变量,然后将这两个变量值进行比较,如果应力大于强度,则零件安全可靠;……

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