基于多元可靠性模型的复杂结构件危险点选取方法

为了准确评估复杂结构件的疲劳寿命及可靠性,提出了基于多元可靠性模型的复杂结构件危险点选取方法。该方法综合考虑了载荷不确定性、材料性能不确定性、载荷作用次数以及材料强度退化对危险点疲劳寿命及可靠性的影响,同时也为其他机械结构件危险点的选取提供了规范的判定依据。以某型号地铁列车枕梁为例,详细展示了利用多元可靠性模型选取枕梁结构件危险点的具体计算过程,并对枕梁的疲劳可靠性进行了评估。结果表明:在以应力集中为依据确定的28个枕梁结构件潜在危险点中,只有2个是对枕梁疲劳可靠性构成影响的真正危险点,同时,该列车枕梁在设计的服役环境下完全满足安全服役30a的设计要求,并且服役60a的累计失效概率仅为0.75%。     

服役经历对7N01铝合金断裂力学性能的影响

材料在服役过程中的可靠性和耐久性是结构安全评估的基础,针对某型高速列车上服役多年的7N01铝合金材料,进行实验室空气环境下断裂力学性能参数测试,并分析服役前后疲劳裂纹扩展行为差异.结果表明:服役经历促使材料的各项断裂力学性能退化,呈规律性下降趋势;服役材料稳态疲劳裂纹扩展阶段da/d N-ΔK关系曲线呈折线现象,分段拟合方法能够精确描述其疲劳裂纹扩展行为.微观形貌的结果显示:服役后7N01铝合金的疲劳裂纹早期扩展区、稳定扩展区和快速断裂区的断裂表面依次为脆性断裂特征、塑性疲劳条带和脆性疲劳条带混合模式及沿晶和穿晶的混合断裂形貌.     

考虑啮合齿对失效相关性的齿轮系统可靠性评估

为了考虑齿轮系统在输入扭矩载荷作用下啮合齿对的失效相关性,详细分析了齿轮时变啮合关系,基于蒙特卡罗抽样方法,提出了考虑齿轮啮合时变特性及失效相关性的仿真方法。编写了考虑多种失效模式和时变啮合关系的可靠性仿真程序,以齿轮的齿根弯曲和齿面接触静强度失效模式为研究对象,分析了多种失效模式的共因失效现象和时变啮合特性,并比较了所提出方法与传统的串联系统可靠性分析方法之间的差异。算例表明:随着载荷作用次数的增加,传统方法由于未考虑相互啮合轮齿的失效相关性、时变特性和各轮齿强度的不确定性,从而高估或者低估了齿轮系统的可靠度,表明文中提出的方法更贴合实际,评估结果更趋于合理。     

复杂结构件疲劳可靠性模型与评估技术研究

为了评估复杂结构件在随机载荷作用下的疲劳可靠性,将含有多个疲劳细节的复杂结构件看作由多个只含有单一疲劳细节的单元构成的串联系统,在不做各个疲劳细节失效独立假设的前提下,根据疲劳可靠性异量纲干涉模型,提出了一种从系统层级上直接建立的复杂结构件疲劳可靠性模型。以某型列车枕梁为例,展示了随机载荷历程下含多个疲劳细节结构的疲劳可靠性预测方法及流程,并对其疲劳可靠性进行了分析。结果表明:在随机载荷作用下,提出的模型考虑了复杂结构件中疲劳细节之间失效的统计相关性,计算出的列车枕梁服役30年后的可靠度约为0.90,相比之下,传统的系统可靠性模型计算的可靠度偏于保守。