疲劳破坏寿命的概率统计方法研究综述

概述了结构疲劳破坏寿命特性概率统计方法研究的发展及理论基础，从常规疲劳特性P－S－N曲线的研究应用、疲劳裂纹扩展率统计模型研究现状以及损伤力学理论在疲劳强度中的研究展望来综述现有随机疲劳破坏寿命分布统计特性曲线的研究方法和工程应用，同时介绍该领域研究的新成果新方法，对疲劳破坏随机性研究的未来发展的关键及趋势提出看法。     

稳态循环载荷下结构疲劳可靠性分析技术

本文针对承受高频小载的稳态循环疲劳载荷的结构具有长寿命这一特点，采用二维应力一强度干涉模型进行疲劳可靠性分析。给出了疲劳载荷统计处理研究结果，提出了由Ｐ－Ｓａ－Ｓｍ－Ｎ曲面确定疲劳强度分布函数的理论计算公式，并给出了二维应力－＝强度干涉模型的应用实例。     

疲劳裂纹扩展寿命预测概率模型

根据随机载荷谱作用下复杂构件危险部位疲劳裂纹扩展速率的随机特性，采用同步跟踪自校验算法，建立了用于复杂构件疲劳裂纹扩展寿命预测的概率模型。采用该模型用Monte－Carlo有限元混合方法做了多钉多层板复杂接头疲劳裂纹扩展寿命计算机仿真试验，给出了该构件疲劳全寿命分布规律。     

滚动轴承疲劳强度分布计算

根据P－S－N曲线上疲劳寿命存活率和疲劳强度存活率的等同性原理，借助已知的给定载荷下疲劳寿命概率密度函数，计算出未知的给定寿命下疲劳强度概率密度函数，进一步进行可靠性分析奠定基础。     

P-ε-N曲线拟合法

给出一种描述P－ε－N曲线的方法──三参数幂函数拟合法。该方法可以使P－ε－N曲线试验数据在双对数函数坐标系lgN-lg（ε-ε0）中最大限度地呈现线性关系，因而具有较小的均方差，而且解反映出P－ε－N曲线的变化趋势。对于应变-寿命关系也具有可逆性，因而可以方便地进行应变疲劳可靠性计算。     

随时间变化的应变疲劳可靠性模型

鉴于应变载荷和应变强度的随机波动性和可靠性的时间变化性，建立了随时间变化的动态应变疲劳干涉模型，算例演示了2种情况下（Manson－Coffin公式和3参数暴函数公式广P－ε－N曲线）动态应变可靠度的计算方法。     

二维等幅加载下疲劳可靠性分析P-S_a-S_m-N曲面族

本文由等幅疲劳三参数P－S－N曲线族方程和等寿命曲线方程，建立了便于工程应用的等幅疲劳P-Sa-Sm-N曲面族方程，并且十分明确地给出了其成立的力学及概率统计前提；根据Weibull对个体S-N曲线所做的单调降和不相交两大假设，用测度论证明户在P-Sa-Sm-N曲面族上，等幅疲劳寿命（N|（Sa，Sm），N|（R，Sa），N（R，Sm））与等幅疲劳强度（Sa|（N．Sm），Sm|（N，Sa））所构成的慨率空间族存在保测同构映射性质，即同一个体在不同的等幅疲劳寿命与等幅疲劳强度概率分布中具有同一百分值；并且对个体的．母体的以及样本的P-Sa-Sm-N曲面施给予了明确区分。     

应变疲劳等损伤曲线及其应用

利用疲劳损伤的剩余寿命定义，构造了应变疲劳等损伤曲线，并给出了其近数学描述，通过等损伤曲线，研究了应变疲劳累积损伤规律，建立了应变疲劳累积损伤公式。利用该公式来估算变幅应变疲劳寿命，仅需用材料的ε－Ｎ曲线，十分方便；其有效性得到２０２４－Ｔ４铝合金分级加载应变疲劳试验数据的验证。     

载荷谱型对疲劳损伤分布的影响

疲劳累积损伤分布规律是结构疲劳可靠性分析与设计的关键内容之一。本文考察了疲劳外载荷谱的谱型对疲劳累积损伤分布的影响，定义了任意载荷谱的等效增强和载荷谱的形状因子，给出了一个分析疲劳累积损伤分布的模型，讨论了载荷谱型与疲劳累积损伤分布之间的关系。数值模拟结果表明：谱强度描述了疲劳累积损伤的均值，载荷谱的形状因子描述了疲劳累积损伤的变异系数。     

GH150合金钢缝焊接头的疲劳寿命研究

为了研究发动机焊接机匣的疲劳寿命，本文根据发动机机匣的特点，设计了焊接试件，对ＧＨ１５０高温合金钢缝焊搭接接头的疲劳性能进行了测试，并用数理统计方法得到Ｓ－Ｎ曲线和Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线，及其缝焊接头的疲劳强度降低系数和疲劳寿命分散系数。研究结果表明，ＧＨ１５０合金钢虽静强度很高，但缝焊接头的疲劳强度极低，而缝焊接头的疲劳寿命分散系数较小     

利用秩统计方法确定不完全S-N数据的p-S-N曲线

本文依据结构不同可靠度下的S—N曲线形状参数相同的观点，利用复合材料结构的不完全S—N数据，得到一组不完全疲劳极限数据，并采用秩统计方法，求得结构的p—S—N曲线，最后，给出了两个应用实例，通过对比分析了本文方法与假定完全寿命法的处理结果，发现本文方法充分利用了数据信息，能给出更好的疲劳性能。     

随机疲劳累积损伤理论最新进展

首先对疲劳载荷、寿命、强度的随机性分别进行了明确分类。然后，针对目前在国内外仍被大量引用的疲劳累积损伤准则、从力学和概率机理、适用范围等方面进行了深入系统的分析。     

结构元件疲劳可靠性估算的剩余寿命模型

从安全余量的定义出发，提出了一个估算结构元件疲劳可靠性的剩余寿命模型，基于常幅载荷下，疲劳寿命可用对数正态函数分布描述，本文分析了常幅和变幅载荷作用下材料的疲劳剩余寿命的分布形式，认为可用带位置参数的对数正态函数近似描述。在此基础上，系统阐述了元件在常幅和多级载荷下的疲劳可靠性分析方法。3个算例表明：预测结果与试验结果符合很好，本文给出的剩余寿命模型是合理的。     

考虑检修因素的海洋工程结构疲劳可靠性分析

现在海洋工程结构的疲劳分析大多是基于S－N曲线及Miner-Palmgren线性累积损伤准则的，但有一些规范中的许用累积损伤是基于结构检测可行性来确定的。本文对基于可靠性断裂力学的许用累积损伤进行了研究，它是利用裂纹检测概率曲线中的检测质量来确定的。最后得出，对于目标安全水平所对应的许用累积损伤值，在老虑检测影响时可适当增大。     

全尺寸飞机疲劳试验过程中的无损检测及声发射监测技术研究

本文介绍了在全尺寸飞机疲劳试验过程中的无损检测和声发射监测的技术细节,说明了如何根据监测目标任务要求,确定传感器位置和安装方案、进行声传播通道性能测试、材料声发射(AE)性能研究和考证整个检测系统工作的平稳性。讨论了如何合理设置数据采集系统的参数,研究了背景噪声的变化规律,并特别研究了同疲劳裂纹形成和扩展有关的声发射信号的特征及如何从强背景噪声环境中获得有用AE信号。论文以中央翼-外翼连接区域和起落架上枢轴接头等关键部位为例,说明实施监测的方法。由于疲劳试验特别强调监测结果的实时性和及时性,在声发射信号处理方面,作者利用趋势分析,基于时间、空间的滤波和基于幅度和能量分布等多种信号处理方式,以及多参数综合识别技术对一些关键部位的状态进行了声发射连续跟踪监测,为保证全尺寸飞机机体部件疲劳试验的顺利进行起到了重要作用。     

基于SFEM的结构元件疲劳可靠性分析

将结构元件的弹性模量、泊松比、几何尺寸定义为随机场,并将随机场离散成随机变量,将抗拉强度定义为随机变量,采用Monte Carlo随机有限元法(MCSFEM),给出了元件危险点应力的随机分布。由危险点应力分布、材料的p-S-N曲线和Miner理论给出了概率名义应力法,计算常幅载荷下元件的寿命分布,并利用剩余寿命模型计算元件的可靠度。给出了两个算例,结果表明:计算结果与试验结果吻合良好。     

用改进的均方根法估算谱载下疲劳裂纹起始寿命

根据变幅疲劳的基本特性，对估算谱载下疲劳裂纹起始寿命的均方根法作了改进。三种谱载下十一组变幅疲劳试验数据的评价结果表明，改进的均方根法在保留均方根法原有的仅依赖于等幅疲劳试验数据、计算方便的优点的同时，计算精度有了明显提高。     

结构疲劳细节优化设计及其试验筛选法

为满足结构设计寿命要求，针对结构的疲劳强度薄弱部位，需进行结构疲劳细节优化设计和筛选试验，为此，本文首先提出了某飞机结构的三种疲劳设计形式，并建立其筛选试验新方法，然后，进行了此三种疲劳设计形式的模拟件的筛选试验，在此基础上，进行了筛选试验数据的可靠性分析。分别计算出三种设计形式的疲劳寿命的增益结果。分析结果表明：本文提出的设计方案3效果最优，据此优化出了最佳的疲劳设计形式。