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含未穿透裂纹结构的断裂可靠性研究

作　者: 孙鹏飞
导　师: 袁杰红
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 表面裂纹内埋裂纹线弹簧模型失效概率可靠性灵敏度
分类号: O346.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

未穿透裂纹在工程结构中普遍存在。材料特性、几何尺寸和外载荷等因素的不确定性,导致了传统安全评估及设计方法的局限性。因此,考虑参数的随机性,对含未穿透裂纹结构的断裂可靠性这一工程实际问题进行分析和研究,具有重要的现实意义和较大的理论价值。本文以线弹簧模型理论为基础,研究了含表面裂纹和内埋裂纹结构的断裂可靠性问题,主要工作和成果如下:1、在线弹簧模型和Paris公式的基础上,结合拉丁超立方抽样法,提出了对表面裂纹疲劳扩展寿命进行可靠性分析的方法。考虑参数的随机性和相关性,求得了给定可靠度下的疲劳寿命和给定疲劳寿命下的可靠度,通过与已有文献结果的对比,验证了本文方法的正确性;2、将线弹簧模型和可靠性及可靠性灵敏度分析方法相结合,建立了含残余应力表面裂纹结构和多个共面表面裂纹结构断裂可靠性及可靠性灵敏度的分析方法,求得了结构的失效概率和参数的可靠性灵敏度,得出了相关结论,与其他方法的对比表明本文方法具有效率高,通用性强的特点。3、在已有内埋裂纹线性线弹簧模型的基础上,通过引入二维权函数将裂纹面上的非均布载荷进行均布化等效,建立了中心内埋椭圆形裂纹在沿板厚非均匀分布应力场中的线弹簧模型,推导了问题的奇异积分方程,利用Gauss-Chebyshev方法给出了数值结果,与已有文献结果较好的一致性表明了所建模型的合理性和可靠性;4、在无限平板内埋裂纹线弹簧模型及本文第四章所建立的非均布应力场内埋裂纹线弹簧模型的基础上,对含内埋裂纹结构的断裂可靠性及可靠性灵敏度进行了分析,求得了结构的失效概率和参数的可靠性灵敏度,得出了相关结论。5、编制了含未穿透裂纹结构断裂可靠性分析软件。利用VB编写软件的界面,并通过ActiveX自动化技术来与MATLAB连接,从而实现了数据输入、处理及输出的可视化。该软件操作简便、稳定性好,具有一定的工程实用价值。

含未穿透裂纹结构的断裂可靠性研究

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