基于疲劳累积损伤准则的随机结构动力可靠性灵敏度分析

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1、第30卷第2期飞机设计Vol.30No.2第20102期年4月AIRCRAFTDESIGNApr2010文章编号：1673-4599（2010）02-0005-05基于疲劳累积损伤准则的随机结构动力可靠性灵敏度分析黄益民，刘永寿，刘伟，岳珠峰（西北工业大学工程力学系，陕西西安710129）摘要：基于疲劳累积损伤准则，对动力可靠性灵敏度在工程上的应用进行了初步性的研究和探讨。研究表明，利用有限元软件将随机振动谱分析技术、基于Miner准则的疲劳动力可靠性理论和与灵敏度分析方法结合起来，分析结构的随机输入参数对结构的动力可靠性灵敏度的

2、方法是有效并且可行的，本文的研究结果可为工程中随机结构的动力可靠性灵敏度的设计和评估提供参考。关键词：疲劳累积损伤；动力可靠性；随机振动；灵敏度中图分类号：O342文献标识码：ATheAnalysisofDynamicReliabilitySensitivityforStochasticStructuresontheBasesofFatigueDamageAccumulativePrincipleHUANGYi-min，LIUYong-shou，LIUWei，YUEZhu-feng（DepartmentofEngineeringM

3、echanics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi'an710072，China）Abstract:Basedonthefatiguedamageaccumulativeprinciple,theapplicationofdynamicreliabilitysensitivityinengineeringisprimarydiscussedinthispaper.Thepresentedmethodwhichcombinedtherandomvibrationspectrumanalys

4、istechnology，Minertheoryoffatiguedynamicreliabilityandthesensitivityanalysismethodbyfiniteelementsoftwareinvestigatingthestructuraldynamicreliabilitysensitivitytorandominputparametersisfeasible.Theresultsofthisstudycanbethereferencetothedesignandevaluationofreliabilit

5、ysensitivityforstochasticstructures.Keywords:fatiguedamageaccumulative；dynamicreliability；randomvibration,sensitivity结构动力可靠性分析中一般有两种基本模型，且理想化的模型，但是它给出了动力可靠性研究的一种是首次超越破坏机制，一种是疲劳累积损伤机基本思路，因而受到了广泛的重视和研究。若是结制。其中首次超越破坏机制虽然是一个比较简单并构在长期的动力随机载荷作用下，其动力反应远远收稿日期：2009-09-02；修订日期：

6、2010-01-13基金项目：西北工业大学研究生创业种子基金（Z200932）；西北工业大学研究生创业种子基金（Z200931）；国家高技术研究发展专项（863计划）（2007AA04Z404）；陕西省自然科学基础研究计划项目（SJ08A17）6飞机设计第30卷低于其安全界限，使用首超准则得到的可靠度为1，Ni△=Σ△=Σ（2）但是结构仍然可能破坏，这时就需用疲劳累积损伤iN准则来评价结构的动力可靠性。其中：△i表示在应力幅值Si下循环次数为Ni时的损结构在交变载荷或重复应力作用下发生破坏称伤，当累积损伤△=1时，结构发生疲劳破坏

7、。将式为结构的疲劳破坏，工程界对处理随机振动动态疲（1）代入式（2）得到劳问题主要有静态化法、三区间法和基于疲劳累积b损伤的Miner方法。静态方法处理随机振动疲劳问△=kΣNiS（3）[1]题的基础是Miner线性累积损伤求和式，但是这种当随机过程是零均值高斯平稳过程，并假定峰处理与实际有较大误差；三区间法是利用Miner定值总数与应力幅值相互独立，可以得到总损伤的期律将基于高斯分布的应力处理成3个水平，忽略3个[6]望值E（D）为：水平之外发生的概率后求和得到结构振动疲劳累积∞b损伤[2]；Craldall等[3]提出了更精确

8、的方法，即是基E（D）=T·E（d）=Tk·E（M）乙-∞S蕊(S)dS（4）于疲劳累积损伤的Miner方法，该方法认为累积损式中：E（d）为单位时间损伤的期望值；T为工作时伤达到100%后表示结构发生了失效，并且疲劳分间；E（M）为峰值总数期望值