不确定参数下结构疲劳断裂可靠性若干问题的研究

【摘要】： 疲劳断裂是结构的主要失效方式之一。由于材料特性、结构的几何特性、载荷历程、环境条件等不确定参数的影响,使得结构的疲劳断裂表现出较大的分散性,如何保证结构在这些不确定因素的影响下因疲劳或断裂而失效的可能性减至最低程度具有重要的现实意义。 本文将有限元法与结构疲劳断裂相结合,研究了结构疲劳断裂的可靠性、检修周期、稳健性优化等若干问题。主要的研究工作有: 1、根据最小二乘法建立了平面裂纹的应力强度因子的一般表达式,提出了单裂纹和多裂纹结构的可靠性模型。 2、研究了结构经济检修周期问题,利用随机有限元法和可靠性分析,有效地减少了疲劳分析对实验的依赖性,可以较为方便地得出结构的经济耐久性寿命,并确定出其检修周期。 3、针对结构疲劳寿命分散性较大问题,建立了结构疲劳寿命可靠性稳健优化模型,降低了结构疲劳寿命对系统设计变量变异的敏感性,使结构的疲劳寿命分布更加合理。 4、建立了考虑模糊失效准则的结构疲劳寿命可靠性模型,给出了随机载荷下结构疲劳寿命概率密度分布函数的确定方法,提出了随机变量与模糊变量相组合时的一种新的可靠度数值计算方法。