恒变幅加载下机械结构的疲劳寿命可靠度评估方法及装置制造方法及图纸

一种恒变幅加载下机械结构的疲劳寿命可靠度评估方法及装置，该方法包括：估算机械结构疲劳寿命的最小寿命参数、尺度参数及形状参数；建立一设定可靠度下的可靠度等级因数模型，基于该模型得到可靠度等级因数；建立一设定置信度下的置信度等级因数模型，基于该模型得到置信度等级因数；计算机械结构设定可靠度及设定置信度下的特征疲劳寿命值；计算在设定可靠度及设定置信度下机械结构的强度参考值；计算机械结构在设定置信度条件下的特征疲劳寿命值并评估机械结构在恒幅加载下的疲劳寿命可靠度；假定变幅加载为多级横幅加载的集合，并基于一等效可靠度模型将各级横幅加载下预期服役循环次数进行等效，计算机械结构在变幅加载下的疲劳寿命可靠度。

Fatigue life reliability evaluation method and device for mechanical structure under constant amplitude loading

The mechanical structure of the fatigue life of a constant variable amplitude loading reliability evaluation method and device, the method includes: the scale parameter and shape parameter estimation of fatigue life of the mechanical structure of the minimum life parameters, establish a set of reliability level; factor model of reliability, the model reliability level based on a level set factor; factor model confidence confidence level, the model confidence level based on factor calculation; set reliability and fatigue life of the feature set confidence values of the mechanical structure; setting calculation in reliability and confidence set mechanical strength characteristics of reference value; fatigue life calculation of mechanical structure in the setting of confidence conditions the value and evaluation in mechanical structure under constant amplitude loading fatigue life reliability; assumption set multi-level variable amplitude loading and loading banners, base In an equivalent reliability model, the expected number of service cycles at different levels of loading is equivalent, and the fatigue life reliability of the mechanical structure under variable amplitude loading is calculated.

【技术实现步骤摘要】
恒变幅加载下机械结构的疲劳寿命可靠度评估方法及装置
本专利技术涉及机械结构疲劳寿命评估技术，特别涉及一种恒变幅加载下机械结构的疲劳寿命可靠度评估方法及装置。
技术介绍
随着工业的不断发展，人们要求机械设备高速化、轻量化、重载化以及高强度化的同时，也越来越重视机械结构的寿命可靠度和置信度。机械结构的疲劳寿命可靠度高、置信度高，意味着其无故障工作至预期寿命的可能性越大，产品的市场竞争力越高。传统的机械结构疲劳寿命可靠度评估方法通过假定结构的疲劳寿命服从正态分布，然后根据绘制的概率-应力-寿命曲线来判断机械结构的疲劳寿命可靠度，但对机械结构疲劳寿命的高置信度要求难以满足。另外，这种传统方法采用的应力-寿命关系模型只能适应于104-106循环周次的寿命区间，无法满足当今工业对机械结构的高服役寿命要求。并且这种传统方法只能对横幅加载下机械结构的疲劳寿命进行可靠度评估，无法评估变幅加载下机械结构的疲劳寿命可靠度，而机械结构在真实工况下承受的应力幅值大多是变化的。此外，这种传统方法在进行评估的时候没有考虑平均应力和疲劳极限对于疲劳寿命可靠度的影响。
技术实现思路
本专利技术提供了一种恒变幅加载下机械结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒变幅加载下机械结构的疲劳寿命可靠度评估方法，其特征在于，包括：根据三参数威布尔分布函数估算机械结构疲劳寿命的最小寿命参数、尺度参数及形状参数；建立一设定可靠度下的可靠度等级因数模型，将估算出的所述形状参数输入所述可靠度等级因数模型，得到可靠度等级因数；建立一设定置信度下的置信度等级因数模型，将所述最小寿命参数、尺度参数输入所述置信度等级因数模型，得到置信度等级因数；根据所述最小寿命参数、尺度参数、可靠度等级因数及置信度等级因数计算机械结构在所述设定可靠度及设定置信度下的特征疲劳寿命值；基于细节疲劳额定值法，并引入三参数应力‑寿命曲线模型扩展评估寿命范围，得到在所述设定可靠度及设定置信度条...

【技术特征摘要】
1.一种恒变幅加载下机械结构的疲劳寿命可靠度评估方法，其特征在于，包括：根据三参数威布尔分布函数估算机械结构疲劳寿命的最小寿命参数、尺度参数及形状参数；建立一设定可靠度下的可靠度等级因数模型，将估算出的所述形状参数输入所述可靠度等级因数模型，得到可靠度等级因数；建立一设定置信度下的置信度等级因数模型，将所述最小寿命参数、尺度参数输入所述置信度等级因数模型，得到置信度等级因数；根据所述最小寿命参数、尺度参数、可靠度等级因数及置信度等级因数计算机械结构在所述设定可靠度及设定置信度下的特征疲劳寿命值；基于细节疲劳额定值法，并引入三参数应力-寿命曲线模型扩展评估寿命范围，得到在所述设定可靠度及设定置信度条件下机械结构的强度参考值；利用所述强度参考值、所述设定可靠度及设定置信度下的特征疲劳寿命值与所述强度参考值之间的关系，计算所述机械结构在所述设定置信度条件下的特征疲劳寿命，根据所述设定置信度条件下的特征疲劳寿命计算及机械结构在一恒幅加载下的预计服役寿命nt，计算机械结构的疲劳寿命超过该nt值的概率即机械结构在该恒幅加载下可靠度D；假定机械结构承受的变幅加载为k级不同应力幅值和循环次数的恒幅加载的集合，根据所述设定置信度条件下特征疲劳寿命的计算模型得到第i级恒幅应力下的特征疲劳寿命，然后基于一等效可靠度模型，将各级应力幅值下预期承受的循环次数进行等效，计算所述机械结构在变幅加载下的疲劳寿命可靠度Dk，i≤k。2.根据权利要求1所述的疲劳寿命可靠度评估方法，其特征在于，所述可靠度等级因数模型为：其中，FD为可靠度等级因数，D为所述设定可靠度，α为所述形状参数；在建立一设定置信度下的置信度等级因数模型之前，还包括：确定机械结构的疲劳寿命和所述最小寿命参数之间的差值在设定区间[X，+∞]的概率P与所述设定置信度的关系：P{N-N0≥X}＝C其中，X为单侧置信区间下限，N为疲劳寿命，N0为最小寿命参数，C为设定置信度；所述置信度等级因数模型为：其中，FC为置信度等级因数，Na为尺度参数；所述可靠度D和置信度C下的特征疲劳寿命值的计算公式如下：其中，ND/C为可靠度D和置信度C下的特征疲劳寿命值，FC为置信度等级因数，FD为可靠度等级因数，N0为最小寿命参数，Na为尺度参数。3.根据权利要求2所述的疲劳寿命可靠度评估方法，其特征在于，基于细节疲劳额定值法，并引入三参数应力-寿命曲线模型扩展评估寿命范围，得到在所述设定可靠度及设定置信度条件下机械结构的强度参考值，包括：在所述设定可靠度及设定置信度条件下确定特征疲劳寿命值的三参数应力-寿命曲线模型：基于所述三参数应力-寿命曲线模型及应力幅值和平均应力的关系建立特征疲劳寿命值ND/C与强度参考值Smax-r之间的关系模型，得到所述强度参考值；所述关系模型如下：其中，Sa为应力幅值，Nr为参考疲劳寿命值，Rr为参考应力比值，Sm为平均应力，S0是材料的疲劳极限，B是曲线斜率相关常数，σb为材料的抗拉强度，Sa-D/C是可靠度为D和置信度为C下的特征疲劳寿命所对应的应力幅值下的特征疲劳寿命所对应的应力幅值。4.根据权利要求3所述的疲劳寿命可靠度评估方法，其特征在于，如果机械结构的Smax-r和机械结构所处的工况是已知的，那么机械结构在设定可靠度及设定置信度条件下的特征寿命值ND/C便可被确定，利用所述强度参考值及设定可靠度及设定置信度条件下的特征疲劳寿命值与所述强度参考值之间的关系，计算所述机械结构在所述设定置信度条件下的特征疲劳寿命，根据所述设定置信度条件下的特征疲劳寿命计算及机械结构在一恒幅加载下的预计服役寿命nt，计算机械结构的疲劳寿命超过该nt值的概率即机械结构在该恒幅加载下可靠度D，包括：利用所述强度参考值、所述设定可靠度及设定置信度下的特征疲劳寿命值与所述强度参考值之间的关系，计算所述机械结构在所述设定置信度条件下的特征疲劳寿命NC：根据所述设定置信度条件下的特征疲劳寿命计算及机械结构在一恒幅加载下的预计服役寿命nt，计算机械结构的疲劳寿命超过该nt值的概率即机械结构在该恒幅加载下可靠度D：5.根据权利要求4所述的疲劳寿命可靠度评估方法，其特征在于，假定机械结构承受的变幅加载为k级不同应力幅值和循环次数的恒幅加载的集合，根据所述设定置信度条件下特征疲劳寿命的计算模型得到第i级恒幅应力下的特征疲劳寿命，然后基于一等效可靠度模型，将各级应力幅值下预期承受的循环次数进行等效，计算所述机械结构在变幅加载下的疲劳寿命可靠度Dk，包括：根据特征疲劳寿命值NC的计算公式及下述特征疲劳寿命模型计算第i级恒幅应力下的特征疲劳寿命NC,i：根据下述等效可靠度模型，将各级应力幅值下预期承受的循环次数进行等效：其中，ni,e为第i+1级横幅加载下与第i造成相同疲劳寿命可靠度所需的等效循环次数，Di为机械结构完成前i级加载的预计循环次数后的可靠度；除第一级加载外，之后每一级的循环次数为当前级的预计循环次数加上等效循环次数，评估机械结构完成所述变幅加载的可靠度变为评估机械结构完成变幅应力谱中第k级即最后一级横幅加载的可靠度；根据下述变幅加载下的可靠度评估模型，评估机械结构完成所述变幅加载的可靠度：

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，刘鹏飞，邓海龙，赵虹桥，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11