多轴疲劳寿命模型的概率方法研究

论文摘要

许多机械零件和构件在服役过程中,承受着多轴载荷的作用,尤其是在机械零件向着大型化,结构复杂化、使用条件复杂化的方向发展,单轴疲劳理论已不能够满足疲劳设计的要求,所以多轴疲劳研究具有十分重要的意义。在多轴疲劳的研究中,多轴疲劳的寿命预测是一个重要方面。用传统方法预测多轴疲劳寿命,一般可得到的结果是寿命极限,或确定的损伤量,但实际上由于各种原因,疲劳寿命并不是一个确定的值,而是存在一定概率分布特征的。本文首先研究了在多轴载荷下,材料的不同平面损伤之间的相互影响关系,并根据损伤关系确定了多轴疲劳在确定载荷下的损伤参量。其次,通过概率分析和对试验数据分析相结合的方法,对材料疲劳性能参数的概率特性进行研究,分析了材料参数精度与确定材料参数试验样本的容量之间的关系,根据设计不同的试验可以控制材料参数的精度,从而可以提高模型对寿命的预测精度。并且将材料性能参数进行随机化处理,可得到了材料参数的概率特征。最后,建立多轴疲劳寿命预测模型,通过蒙特卡罗随机抽样方法,结合多轴疲劳寿命模型对寿命分布进行了预测。引入了概率的方法对多轴疲劳进行研究,通过对多轴疲劳寿命预测的概率分析研究,可以预测多轴疲劳的寿命分布及其特征。这对于客观反映疲劳行为,及可靠性分析都要具有非常重要作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 国内外多轴疲劳寿命预测发展及现状
• 1.3 课题研究设想与内容
• 第二章 多轴疲劳寿命分析中的概率方法
• 2.1 常用的分布函数
• 2.1.1 正态分布
• 2.1.2 对数正态分布
• 2.1.3 威布尔分布
• 2.2 蒙特卡罗方法
• 2.2.1 蒙特卡罗方法基本原理
• 2.2.2 产生均匀分布的随机数
• 2.2.3 连续分布随机变量抽样
• 第三章 临界平面和损伤参量的确定
• 3.1 引言
• 3.2 应变分析
• 3.2.1 材料平面的剪应变和正应变
• 3.2.2 剪应变和正应变的相互关系
• 3.3 材料不同平面的疲劳损伤相互关系
• 3.3.1 平面损伤的相互影响
• 3.3.2 平面损伤影响系数
• 3.4 多轴载荷下的临界平面的确定
• 3.4.1 多轴比例加载下的临界平面
• 3.4.2 同频不同相位加载下临界平面
• 3.4.3 多轴非同频加载临界平面
• 3.4.4 多轴随机载荷临界平面
• 3.5 多轴疲劳损伤参量的确定
• 3.6 小结
• 第四章 多轴疲劳性能参数的概率特性
• 4.1 引言
• 4.2 材料性能参数的确定
• 4.2.1 材料性能参数的同方差回归分析
• 4.2.2 材料性能参数的异方差回归分析
• 4.3 材料性能参数精度的确定
• 4.3.1 材料常数的精度
• 4.3.2 材料常数精度预测
• 4.4 材料疲劳性能参数随机表达式
• 4.5 小结
• 第五章 多轴疲劳寿命的概率分布
• 5.1 引言
• 5.2 多轴疲劳寿命预测模型
• 5.2.1 多轴疲劳寿命模型建立
• 5.2.2 疲劳寿命模型验证比较
• 5.3 多轴疲劳寿命频率直方图
• 5.3.1 材料疲劳性能参数的随机抽样
• 5.3.2 直方图绘制
• 5.3.3 多轴疲劳寿命分布的拟合
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢