飞机结构MSD失效概率的敏感性分析.pdf

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1、2014年5月第40卷第5期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMav2014V01．40NO．5飞机结构MSD失效概率的敏感性分析杜永恩王生楠(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：考虑到飞机结构的多部位损伤(MSD，MultipleSiteDamage)结构裂纹萌生位置的不同可能对结构的安全性能存在影响，分析结构失效概率对各应力集中部位裂纹萌生寿命和应力的敏感性，量化其对结构安全性能的影响．裂纹萌生寿命采用对数正态模型，通过定义核函数建立MSD结构失效的敏

2、感性分析模型，采用Monte-Carlo模拟计算概率敏感度．该方法利用Monte—Carlo概率分析的结果，只需增加少许计算量即可得到失效概率对参数的敏感度．将该方法应用于共线多孔板分析，得到了给定寿命下失效概率对各关键位置应力和裂纹萌生寿命对数均值的敏感度，从而确定了对结构安全影响最大的位置．关键词：多部位损伤结构；概率敏感性；核函数；Monte-Carlo模拟中图分类号：V215．6文献标识码：A文章编号：100l_5965(2014)05-0658-04Probabilisticsensitivityforfailureofmultiplesiteda

3、mageinaircraftstructuresDuYongenWangShengnan(CollegeofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’all710072，China)Abstract：Difierentstructurecrackinitiationpositionmayaffecttheperformanceofthestructuralsafetyinstructurescontainingmultiplesitedamage．Consideringthat，amethodtoa

4、nalyzethesensitivityoffailureprobabilitywithrespecttothestressandcrackinitiationlifeoneachsitewasproposedtoquantifytheirimpactonthestructuralsafetyperformance．Aprobabilisticsensitivityanalysismodelforfailureofmultiplesitedam—ageinaircraftstructureswasputforwardusingakernelfunction．

5、TheMonte—Carlosimulationresultsinproba—bilityanalysiswereusedtoobtaintheprobabilisticsensitivitywithaslightincreaseintheamountofcalcula—tion．Thismethodwasappliedinanalysisofacollinearporousplate，andthesitewithgreatestimpactonstructuralsafetywasidentifiedusingtheprobabilisticsensiti

6、vity．Keywords：multiplesitedamage(MSD)；probabilisticsensitivity；kernelfunction；Monte-Carlomethod可靠性分析是结构分析的重要内容，是评估结构安全性能的主要手段．概率方法是进行可靠性分析最精确也是最常用的方法，对各随机变量的联合概率分布函数在安全(失效)域内进行积分即可得到结构的安全(失效)概率．各随机变量对概率响应的影响不同，因此其在可靠性分析中的“重要性”也不同．通过概率敏感性分析，可以定量地分析各随机变量对概率响应的影响，进而确定可靠性分析中最“关键”的因素，作为

7、结构设计和维护的重要参考依据．2006年起，文献[1—2]等开始了对概率敏感度的分析研究，定义了一种衡量失效概率对随机变量的敏感度概念，并给出了计算方法．2010年文献[3]通过概率敏感度分析对损伤容限分析的随机参数进行了重要性分类，并将该方法应用于T．38机翼分析．广布疲劳损伤是影响老龄飞机结构完整性的重要因素．在同一元件上同时存在多条疲劳裂纹的情况称为多部位损伤(MSD，MultipleSiteDam．收稿日期：2013-06—27；网络出版时间：2013—10-2114：24；DOI：10，13700／j．bh．1001-5965，2013．0374网

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