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概率损伤容限分析模型研究

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航空学报 1993年第3期14卷 A134-A139页

作者：刘文珽罗毅童明波北京航空航天大学5系北京100083

提出了一种新的概率损伤容限分析模型,它由a-t随机裂纹扩展模型和基于寿命失效准则的破坏概率可靠性分析模型组成。该模型弥补了现有概率损伤容限分析模型的不足,并便于工程应用。

关键词：概率损伤容限裂纹扩展可靠性

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概率损伤容限及其可靠性方法研究

概率损伤容限及其可靠性方法研究

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作者：倪阳咏西北工业大学

学位级别：硕士

概率损伤容限由于能够合理地考虑损伤对于结构的影响,近年来获得了研究者们的广泛关注,并取得了显著的研究成果,然而随着工程技术的不断提高,发展更为合理的模型及方法,更好地在工程中运用这项技术成为摆在研究者们面前的问题。本文立... 详细信息

概率损伤容限由于能够合理地考虑损伤对于结构的影响,近年来获得了研究者们的广泛关注,并取得了显著的研究成果,然而随着工程技术的不断提高,发展更为合理的模型及方法,更好地在工程中运用这项技术成为摆在研究者们面前的问题。本文立足于工程实际,综合研究了概率损伤容限及其可靠性分析的方法,在总结以往研究成果的基础上,首先,提出了一种基于耐久性/损伤容限的随机裂纹扩展方法,推导了相关的公式,该方法结合了耐久性分析和损伤容限分析的思想,在保证结构安全性的同时考虑到结构使用的经济性,适合工程应用,结合相应的可靠性模型,从而可以计算结构的可靠性;其次,开展了对于概率损伤容限中可靠性分析方法的研究,包括一阶二次矩法和蒙特卡罗法,着重研究了蒙特卡罗法在概率损伤容限中的应用,提出了一种基于蒙特卡罗法的随机裂纹扩展方法,经算例验证,该方法具有良好的工程应用前景;最后,在已有的确定性损伤容限分析程序的基础上,采用面向对象的设计方法,结合前面的研究成果,开发了概率损伤容限分析软件,对于概率损伤容限分析的三要素:剩余强度、裂纹扩展和检查问隔分别进行了分析,结果显示所开发的软件能够良好的完成概率损伤容限的评定。本文所做的工作进一步发展了概率损伤容限的理论,并为其在实际工程中的应用打下了基础。

关键词：概率损伤容限概率断裂力学可靠性剩余强度裂纹扩展损伤检查面向对象的程序设计

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腐蚀环境下多裂纹结构的概率损伤容限分析

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北京航空航天大学学报 2002年第2期28卷 202-204页

作者：张建宇费斌军北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系

一般环境下疲劳多裂纹结构的概率损伤容限分析方法已经比较成熟 .为满足恶劣环境下工作的老龄飞机结构疲劳可靠性评定的需要 ,尝试建立腐蚀环境下疲劳多裂纹结构的概率损伤容限分析方法 .通过综合考虑空中飞行腐蚀和裂纹扩展随机性的影... 详细信息

一般环境下疲劳多裂纹结构的概率损伤容限分析方法已经比较成熟 .为满足恶劣环境下工作的老龄飞机结构疲劳可靠性评定的需要 ,尝试建立腐蚀环境下疲劳多裂纹结构的概率损伤容限分析方法 .通过综合考虑空中飞行腐蚀和裂纹扩展随机性的影响 ,采用对数正态随机变量模型描述裂纹扩展过程 ,得到可靠度寿命曲线 .通过实例。

关键词：结构可靠性飞机结构寿命裂纹扩展腐蚀断裂概率损伤容限

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动车组车体概率损伤容限分析方法的研究

动车组车体概率损伤容限分析方法的研究

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作者：赵硕东北大学

学位级别：硕士

社会的发展和科技的进步,推动着现代交通运输业的飞速发展。通过引进国外先进技术,联合设计制造,到当今的自主研发,我国在高速铁路发展上取得了举世瞩目的成果。如今,我国的高速动车组技术已位居世界前列。车体作为高速动车组的主要承... 详细信息

社会的发展和科技的进步,推动着现代交通运输业的飞速发展。通过引进国外先进技术,联合设计制造,到当今的自主研发,我国在高速铁路发展上取得了举世瞩目的成果。如今,我国的高速动车组技术已位居世界前列。车体作为高速动车组的主要承载结构,在车身结构设计中尤为重要。受加工工艺、焊接工艺、服役载荷和服役环境的综合影响,车体服役后会在局部区域有裂纹等损伤出现。本文主要针对某型号动车组头车车体,围绕车体概率损伤容限分析中的随机因素及裂纹尖端应力强度因子的计算方法展开研究,论文的主要研究内容包括:(1)分析高速动车组头车车体的结构特点,应用hypermesh软件建立车体的有限元模型;在分析车辆实际运行过程中受力状态的基础上,参照日本的《JIS E7106:2006铁路客车设计标准》建立了6种典型工况;针对每种工况进行仿真计算,校核车体的强度及刚度,确定车体易损伤部位的受力状态。(2)考虑概率损伤容限分析中材料性能的分散性,针对车体材料的断裂韧性及疲劳裂纹扩展速率展开研究。应用SPSS软件绘制了文献中Lc4铝合金和30CrMnSiNi2A两种材料的断裂韧度的正态P-P图和正态Q-Q图,并应用W检验法对其进行正态性检验,结果材料的断裂韧度服从正态分布。针对车体材料断裂韧性试验数据进行统计分析,确定了其概率密度函数。根据同一应力强度因子幅值下,裂纹扩展速率服从对数正态分布的假设,提出裂纹扩展速率试验数据的处理方法,并得到了不同可靠度要求下裂纹扩展速率公式中的材料参数C和m。(3)根据车体有限元模型特点,提出采用J积分法计算车体裂纹尖端应力强度因子。基于车体结构复杂受力状态及仿真计算效率,提出了建模过程中单元类型的选择原则,探讨了建模过程中的单元耦合问题,并对仿真计算精度进行了验算。(4)对车体的概率损伤容限分析方法进行了探讨,包括临界裂纹尺寸的计算、剩余强度的分析及剩余寿命的计算。利用所提的方法对车体牵引梁翼板裂纹进行了分析,分别得到了牵引梁在不同可靠度下的临界裂纹尺寸、安全剩余强度及剩余寿命。

关键词：高速动车组车体裂纹概率损伤容限可靠性剩余寿命

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铝合金焊接结构概率损伤容限分析

铝合金焊接结构概率损伤容限分析

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作者：唐海潮东北大学

学位级别：硕士

随着我国轨道交通行业的飞速发展,高速、舒适、节能、环保的发展理念成为了轨道交通运输业发展的重要议题。枕梁作为地铁车体的重要承载结构,在地铁安全评估中起着十分重要的作用。由于结构在焊接过程中的不均匀受热,通常会使材料的均... 详细信息

随着我国轨道交通行业的飞速发展,高速、舒适、节能、环保的发展理念成为了轨道交通运输业发展的重要议题。枕梁作为地铁车体的重要承载结构,在地铁安全评估中起着十分重要的作用。由于结构在焊接过程中的不均匀受热,通常会使材料的均匀性以及材料参数发生改变,同时,伴随着焊接残余应力的产生,焊缝部位相比于其他位置更容易产生局部裂纹。本文以车体铝合金焊接结构为研究对象,对典型焊接接头的残余应力、材料参数进行了测试,探讨了基于概率的焊接结构损伤容限分析方法,并将该方法应用在地铁枕梁安全评估中。论文的主要研究内容包括:（1）采用X射线衍射法,对车体枕梁部位对接焊、贴板焊、角焊三种形式的焊接接头进行残余应力测试,得到典型焊接接头横向和纵向残余应力分布形态。（2）对铝合金焊接接头不同区域进行了裂纹扩展速率试验研究,获得母材、热影响区、焊缝区域的裂纹扩展速率曲线。采用Shapiro-Wilk假设检验法对裂纹扩展速率分散性进行分析,分别采用基于（ΔK,da/dN）和（a,N）两种裂纹扩展速率离散性处理方法,获得不同存活率下的热影响区和焊缝的裂纹扩展速率曲线。（3）基于不同应力比下焊缝裂纹扩展速率试验数据,研究应力比对焊缝裂纹扩展的影响,将焊接结构残余应力影响通过应力比引入速率模型,建立焊缝裂纹扩展速率归一化模型,得到焊缝区考虑残余应力的不同存活率下裂纹扩展速率公式。（4）通过6005AT6铝合金对接焊焊缝断裂韧性试验,验证铝合金焊缝断裂韧性符合正态分布规律,并基于正态分布对车体典型焊缝部位断裂韧性的小样本数据进行分析,获得了其概率密度函数。（5）以车体典型焊接结构为研究对象,研究探讨了概率损伤容限分析方法,包括枕梁焊缝截面的应力及裂纹尖端应力强度因子计算,焊接接头临界裂纹尺寸的计算、剩余强度和剩余寿命的分析。对比基于（ΔK,da/dN）和基于（a,N）的裂纹扩展速率处理方法计算的车体枕梁剩余寿命,发现两种方法计算结果误差不大。分析残余应力对剩余强度和剩余寿命的影响,在初始裂纹尺寸为30mm时,在枕梁可靠度为90%,裂纹扩展速率曲线存活率为90%情况下,考虑残余应力后剩余寿命约下降20%。

关键词：铝合金焊接结构残余应力概率损伤容限剩余强度剩余寿命

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蒙特卡罗法在概率损伤容限分析中的应用

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结构强度研究 2005年第B4期 37-44页

作者：王生楠倪阳咏马小骏董登科西北工业大学航空学院，陕西西安710072 中国飞机强度研究所，陕西西安710065

概述了蒙特卡罗法的一般原理，采用了一种新的伪随机数产生方法并进行了相关检验，然后结合概率损伤容限介绍了相关应用，讨论了随机变量的分布形式对于可靠性评定的影响。研究了基于蒙特卡罗法的随机裂纹扩展计算方法，用以计算含裂纹... 详细信息

概述了蒙特卡罗法的一般原理，采用了一种新的伪随机数产生方法并进行了相关检验，然后结合概率损伤容限介绍了相关应用，讨论了随机变量的分布形式对于可靠性评定的影响。研究了基于蒙特卡罗法的随机裂纹扩展计算方法，用以计算含裂纹结构的可靠性，通过算例证明了其可行性。与传统方法相比较，该方法具有简明易用的特点。

关键词：蒙特卡罗法损伤容限分析应用概率损伤容限可靠性评定含裂纹结构相关检验产生方法伪随机数分布形式随机变量计算方法裂纹扩展传统方法算例

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钢吊车梁直角式突变支座插入板端部疲劳性能研究

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建筑结构学报 2020年第8期41卷 116-123页

作者：赵晓青岳清瑞幸坤涛西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 中冶建筑研究总院有限公司北京100088

钢吊车梁直角式突变支座在工业厂房中广泛应用,工程经验表明钢吊车梁直角式突变支座插入板端部与腹板连接焊缝易出现疲劳裂纹,且通过有效的点检制度可以避免灾难性的事故发生。开展了钢吊车梁直角式突变支座缩尺模型的疲劳试验,得出该... 详细信息

钢吊车梁直角式突变支座在工业厂房中广泛应用,工程经验表明钢吊车梁直角式突变支座插入板端部与腹板连接焊缝易出现疲劳裂纹,且通过有效的点检制度可以避免灾难性的事故发生。开展了钢吊车梁直角式突变支座缩尺模型的疲劳试验,得出该类连接的应力幅-疲劳寿命(S-N)曲线,确定了疲劳裂纹的初始位置为小圆孔下侧。通过截面参数分析得出,小圆孔处应力集中系数与插入板板厚呈正线性相关、与圆孔直径呈负线性相关。采用VCCT法和网格重划分技术,针对钢吊车梁直角式突变支座插入板端部开展了疲劳裂纹扩展模拟,明确了该类构件的疲劳裂纹扩展模式。结合S-N曲线法、概率断裂力学法,建立了适用于钢吊车梁直角式突变支座的插入板端部的概率损伤容限分析方法,分析得到在不考虑荷载、断裂韧度随机性时,其疲劳寿命不拒绝服从对数正态分布。

关键词：钢吊车梁直角式突变支座疲劳概率损伤容限

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