结构和载荷谱分散性分离的疲劳寿命可靠性

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1、第3l卷第4期2010年4月航空学报ACTAAERONAUTlCAETASTRONAUTICASINICAV01．31No．4Apr．2010文章编号：1000一6893(2010)04一0732一06结构和载荷谱分散性分离的疲劳寿命可靠性贺小帆，董彦民，刘文埏(北京航空航天大学航空科学与T程学院，北京100191)Reliabi¨tyAnaIysisonFatigueLifewithSeparatedStructuralandLoadSpectrumScattersHeXiaofan，DongYanmin，LiuWenting(SchoolofAeronaut

2、icScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，C“na)摘要：机群疲劳寿命的分散包含了结构和载荷谱的分散性，为进行安全寿命的精细分析，将结构和载荷谱的分散性进行了分离。假定指定载荷谱下的疲劳寿命和指定结构下载荷谱分散均用对数正态分布描述，按条件概率模型推导得到了将载荷谱和结构分散性综合后的机群结构疲劳寿命的精确分布，其数学期望与指定结构下考虑载荷谱分散的数学期望相同，方差为载荷谱和结构分散的方差和。从而可以采用反映载荷严重使用情况的载荷谱和仅

3、考虑结构分散性的小分散系数确定结构的安全寿命，并讨论了给定的可靠度指标下，严重谱的严重程度要求以及给定的严重谱下的结构寿命可靠度。关键词：分散；结构；载荷谱；分散系数；安全寿命；可靠性中图分类号：V215．5文献标识码：AAbstr扯t：Toassessthesafe’lifeforafleet，andaccountfortheeffectsofloadspectrumvariability，thefatiguelifescatterincludingtheloadspectrumscatterandstructuralpropertyscatterissepa

4、rated．ItisassumedthatthefatiguelifeunderthespecifiedloadspectrumfoIlowsthelog—nomaldistribution，andthattheloadspectradamagealsofollowsthelog_nomaI．ThefatiguelifescatterisseparabIe，andthentheaccuratedistributionfunctionofthefatiguelifeisdeducedwiththeconditionedprobabilitymodeLTheexpe

5、ctationisunchanged，andthevariationisequaltothesumofthestructuralvariationandtheloadspectrumvariatioILThereforethesafe-lifeofafleetcanbedeterminedbythesmallscatterfactorunderaseverespectrum，andthespectrumse—verityandthelifereliabi王ityarediscussed．Keywords：scatter；structure；loadspectru

6、m；scatterfactor；safe．1ife；reliability疲劳寿命是反映飞机结构经济性和安全性的关键参数，它与结构品质和使用条件有关。由于各种不确定性因素的影响，为保证飞机结构的使用安全，需要进行结构寿命可靠性分析。自从W．Weibull等[1]采用连续随机变量描述结构疲劳寿命的分布以来，概率疲劳可靠性分析方法被广泛用于确定结构的安全寿命[2墙]，工程实践表明，这种方法保证了外场飞机使用的安全，并明显偏于保守，该方法已被广泛接受，并写入各国规范与标准[9。111，在飞机结构定寿中起到了重要作用。确定安全寿命的核心是疲劳寿命分布特性和疲劳分散系数，

7、对军用飞机结构而言，通常认为疲劳寿命服从对数正态分布，并给出了常用金属材收稿日期：2009一04—10：修订日期：2009一05．26基金项目：国家级项目通讯作者：贺小帆E—mial：xfhe@buaa．edu．cIl料／结构的对数疲劳寿命标准差和指定可靠度下的分散系数取值[3{]。以全尺寸疲劳试验结果除以分散系数确定结构的安全寿命，通常取代表机群平均使用情况的载荷谱，寿命标准差综合了结构和载荷谱的分散性。目前，随着飞行参数记录仪的广泛使用，载荷数据越来越充分，载荷谱的分散性受到了人们的关注，文献[12]和文献[13]对民用小飞机和F-15飞机的外场实测载荷谱进

8、行了统计分析，为了能够更