（机械工程专业论文）动力设备的应变疲劳可靠性分析方法.pdf

赵永翔动力设蔷的应变疲劳可靠性分析方法博士后报告成都西南交通大学，2 0 0 0 z h l oy ) cs t r a i n b - c d f a t i g u er c l i a b i l i b 抽i m c m o d o l o 科如p 口w c rp i l * n l p 埘t d 舵t o 砌r e p o r t s o u t h w e s t t i l t o t o n u n i i l j ，c h e n g d u , 2 0 摘要 对于动力设备中的锅炉、压力容器和管道结构，基于应变的瘗萤亘靠选分析具 有特别重要的意义本报告根据1 c r l 8 n i 9 t i 不锈钢管道焊缝金属的试验结果，探 索了基于应变的疲劳可靠性分析的基本方法主要涉及材料的循环应力一应变行 为表征、循环应变一寿命关系描述和可靠性分析基本方法等问题： 1 ) 对新揭示的材料随机循环应力一应变响应的辩证方法做了详细的研究1 根 据断口观察，结合材料表面短裂纹行为研究结果，说明了引起试样失效的主导有 效短裂纹裂尖前沿微观结构扩展条件的差异，是随机循环应力一应变行为的本质 原因考虑总体拟合效果、与疲劳失效机制的一致性和设计分析的安全性，通过比 较常用7 种统计分布( 三参数w e i b u l l 、两参数w e i b u l l 、正态、对数正态、极小值、 极大值和指数1 对试验数据的拟合效果，揭示了极小值和正态分布是循环应力幅的 良好假设分布从应用方便角度，按循环应力幅服从正态分布，提出了称为概率循 环应力一应变曲线描述随机循环应力一应变行为概率的模型基于r a m b e r g - o s g o o d 关系，曲线表示为均值和均方差循环应力一应变曲线的形式应用线性回 归技术结合极大似然法原理，发展了曲线及其置信限参量的估计方法试验数据 分析结果验证了概率模型的有效性卞 2 ) 探索了随机循环应变一寿命关系的描述方法( 基于已完成的统计分析结果， 以经验证的良好假设分布一对数正态分布表征疲劳裂纹萌生寿命，提出了称为概 率循环应变一寿命曲线描述随机循环应变一寿命关系的概率模型基于c o f f i n m a n s o n 关系，曲线近似表示为对数寿命均值和均方差曲线的形式与现有可靠性 分析中独立随机变量假设不同，材料常数相关地由曲线拟合试验数据获得应用 线性回归技术和极大似然法原理，发展了曲线及其置信限参量的估计方法试验 数据分析结果验证了概率模型的有效性义 3 ) 探索了基于应变的疲劳可靠性分析基本方法随机循环应力一应变响应意 味着任何外载即使恒幅应力，将导入随机应变载荷史、随机应变一寿命关系。反映 了材料给定寿命条件下的随机应交强度考虑随机应交载荷一强度干涉，建立了 基于应变的疲劳可靠性分析方法分别给出了随机循环应变载荷一强度的概率密 度函数的解析表达式这些概率密度函数可分别根据循环应力一应变和循环应变 一寿命概率模型采用数值解法得到这一方法以可靠度一应力一寿命曲线的形式 应用于实践材料试验数据分析说明了方法的有效性心 报告主要分为材料与试验、随机循环变形行为、。循环应力幅的统计模型、概 率循环应力一应变模型、概率循环应变一寿命模型和基于应变的可靠性分析方法6 部分各部分分别给出了摘要 叙词：不锈钢；。管道，焊缝金属；随机循环应力一应变响应，随机循环应变一 寿命关系，概率模型；。可靠性分析 赵永翔动力设鲁的应变疲劳可靠性分析方法博士后报告成都：西南交通大学2 0 0 0 2 竺! ! ! ! 竺! ：竺竺竺竺! = 竺型! 竺! 坐! ! ! ! ! ! ! ! 竺望= 竺! ! 竺! ! 竺：竺= ! 尘竺业型竺竺兰竺! ! ! 塑竺竺竺生一 a b s t r a c t f o ft h ec o m p o n e n t si np o w e rp l a n t 。i e ，b o i l e r s ，p r e s s u r ev e s s e l s ，a n dp i p e - l i n e s ，s t r a i n - b a s e df a t i g u ea n a l y s i si s s d c c i f i e dt oa s s u r et h e i rs a f e t y a c c o r d i n gt ot h et e s tr e s u l t so fan u c l e a re n g i n e e r i n gm a t e r i a l ，i c r l g n i 9 t is t a i n l e s s s t e e lp i p e w e l dm e t a lb a s i cm e t h o d o l o g yf o rt h es t r a i n - b a s e df a t i g u er e l i a b i l i t ya n a l y s i si se x p l o r e d t h es u b j e c t m a t t e rp r i m a r i l yc o n c e r n sc h a r a c t e r i z a t i o no fr a n d o mc y c l i cs t r e s s - s t r a i nr e s p o n s e s ，d e s c r i p t i o no f t h er a n d o mc y c l i c s t r a i n - l i f er e l a t i o n sa n db a s i cm e t h o do f t h es t r a i n b a s e df a t i g u er e l i a b i l i t ya n a l y s i s ： n c h a r a c t e r i z a t i o no f t h e n e w l y m v e a f e dr a n d o mc y c l i cs t r e s s - s t r a i nr e s p o n s e s b y t h e f a t i g u e t e s t s i se x p l o r e d c o m b i n e dw i t hp r e v i o u ss t u d yo l lt h es h o r tf a t i g u ec r a c kb e h a v i o u ro f m a t e r i a lo nt h es u r f a c eo f s p e c i m e n s 。f r a c t u r e s u r f a c eo b s e r v a t i o n sr e v e a lt h a tt h er a n d o mf a t i g u ed a m a g ei sm a i n l yd u et ot h r e e - d i m e n s i o n a le f f e c t so ft h e i n t e r a c t i n ga n di n v o l v i n gs h o r tc r a c k s i n t r i n s i cc a u s eo ft h er a n d o mb e h a v i o u ri sd i f f e r e n c eo ft h em i c r o s t r u c t u r a l g r o w t hc o n d i t i o n sa h e a do ft h et i p so fd o m i n a n tc r a c k , w h i c hr e s u l t e di nt h es p e c i m e nf a i l u r e b a s e do nt h r e e c o n s i d e r a t i o n s 。i , e ，t o t a 】f i tc 船c 坞c o n s i s t e n c yw j t hf a t i g u ep h y s i c sa n ds a f e t yi np r a c t i c e , t h er a n d o mc y c l i cs t r e s s a m p l i t u d e so f m a t e r i a la r es t a t i s t i c a l l ya n a l y z e db yc o m p a r i n gt h ef i t so fs e v e nc o m m o n l yu s e dd i s t r i b u t i o n s ，n a m e l y w c i b u l l ( t w o a n dt h r e e p a r a m e t e r ) 。n o d a l ，i o g u o 肿a l ，e x t r e m em i n i m u mv a l u e 。e x t r e m em a x i m u mv a l u ea n d e x p o n e n t i a l t h er e s u l t ss h o wt h a te x t r e m em i n i m u mv a l u ea n dn o d a lm o d e l sa r ee x c e l l e n t ，f r o ms t a t i s t i c a l c o n v e n i e n c e ，t h en o d a lo n ei su s e dt om o d e lt h er a n d o mr e s p o n s e s i nt h em o d e l i n g , s o c a l l e dp r o b a b i l i t y b a s e d c y c l i cs t r e s s - s t r a i nc u r v e sa ms u g g e s t e d t h ec u r v e sa r ca p p r o x i m a t e db yt h em e a nv a l u ea n ds t a n d a r dd e v i a t i o n c y c l i cs t r e s s - s t r a i nc u r v e so f t h er a m b e r g - o s g u o dl a w a na p p r o a c hf o re s t i m a t i n gp a r a m e t e r so f t h ec u r v e sa n dt h e i r c o n f i d e n c eh o u n d si sd e v e l o p e d a v a i l a b i l i t yo f p r e s e n tm o d e l i n gi si n d i c a t e db yt h ef i to f m a t e r i a lt e s td a t a 2 ) d c s c r j p t i o no ft h er a n d o mc y c l i cs t r a i n f l f er e l a t i o n so fm a t e r i a li si n v e s t i g a t e d b a s e do nt h ep r e v i o u s s t a t i s t i c a la n a l y s i sr e s u l t s ，av e r i f i e da p p r o p r i a t ea s s u m e dd i s t r i b u t i o n ，l o g n o m a ld i s t r i b u t i o n 。i su s e dt om o d e lt h e f a t i g u ec r a c ki n i t i a ll i v e so f m a t e r i a l am o d e l i n g ，s o - c a l l e dp r o b a b i l i t y - b a s e dc y c l i cs t r a i n l i f ec u r v e s ，i ss u g g e s t e dt o c h a r a c t e r i z et h er a n d o mr e l a t i o n s t h ec u r v e sa r ea p p r o x i m a t e db yt h em e a nv a l u ea n ds t a n d a r dd e v i a t i o nc y c l i c s t r a i n l i f ec u r v e so ft h el o g a r i t h mo ff a t i g u el i f eb a s e do ft h ec o f f i n - m a n s o nl a w d i f f e r e n tf r o mt h ea s s u r e r p t i o no f i n d e p e n d e n tr a n d o mv a r i a b l e si ne x i s t e n tr e l i a h i l i t ya n a l y s e s ，t h em a t e r i a lc o n s t a n t si nt h el a wa r er e l a t i v e l yc o m e f r o mt h ef i t t i n go f m a t e r i a lt e s td a t ab yt h ec u r v e s am e t h o di sd e v e l o p e df o re s t i m a t i n gp a r a m e t e r so f t h ec u r v e sa n d t h e i rc o n f i d e n c eb o u n d s a v a i l a b i l i t yo f t h i sm o d e l i n gi si n d i c a t e db yt h ea n a l y s i so f m a t e r i a lt e s td a t a 3 ) b a s i cm e t h o do ft h es t r a i n - b a s e df a t i g u er e l i a b i l i t ya n a l y s i si ss u g g e s t e d t h er a n d o mc y c l i cs t r e s s s t r a i n r e s p o n s e si m p l yt h a tar a n d o mc y c l i cs t r a i na p p l i e dh i s t o r ys h o u l db ei n t r o d u c e du n d e ra n yo fl o a d i n gm o d e se v e na d e t e r m i n i s t i cc y c l i cl o a d t h er a n d o mc y c l i cs t r a i n - l i f er e l a t i o n si n d i c a t et h a tt h e r ei sar a n d o mc y c l i cs t r a i nc a p a c i t , h i s t o wu n d e ra ne x p e c t e ds e r v i c ef a t i g u el i f e t h e r e f o r e , t h eb a s i cm e t h o di ss u g g e s t e db yc o n s i d e r i n gt h ei n t e r f e r e n c e o fr a n d o mc y c l i cs t r a i na p p l i e da n dc a p a c i t y h i s t o r i e s p r o b a h i l i 廿d e n s i t y f u n c t i o n so f t h e t w or a n d o mh i s t o r i e sa r c e x p l i c i t l yg i v e n t h e yc a nb en u m e r i c a l l ys o l v e do nab a s i so ft h ed e v e l o p e dp r o b a b i l i t y b a s e dc u r v e s t h e n 。 r e l i a b i l i t y s t r e s s l i f c ( r - o - n ) c u r v e sc a nb en u m e r i c a l l yo b t a i n e dt os e r v ef o rp o s s i b l ep r a c t i c eo fr e l i a b i l i t ya n a l y s i s a v a i l a b i l i t yo f t h ep r e s e n tb a s i cm e t h o dh a sb e e ni n d i c a t e db ye v a l u a t i o no f t h er - o - nc u r v e so f m a t e r i a l p r e s e n tr e p o r ti sm a i n l ys u b d i v i d e di n t ot h es j xp a 飚o f m a t a r i a la n dt e s t s ，r a n d o mc y c l i cd e f o r m a t i o nb e h a v i o u “ s t a t i s t i c a lm o d e l i n go f t h ec y c l i cs t r e s sa m p l i t u d e s ，p r o b a b i l i s t i cm o d e lf o ri i l cr a n d o mc y c l i cs t r e s s - s t r a i nr c s p o n s c s p r o b a b i l i s t i cc y c l i cs t r a i n l i f cr e l a t i o n s 。a n ds t r a i n - b a s e df a t i g u er e l i a b i l i t ya n a l y s i sm e t h o dt h ep a r t sa r ea b s t r a c t e d s e p a r a t e l y k e y w o r d s ：s t a i n l e s ss t e e l ，p i p e w e l dm e t a l 。r a n d o mc y c l i cs t r e s s - s t r a i nr e s p o n s e s 。r a n d o mc y c l i cs t r a i n 1 i f c r e l a t i o n ，p r e b a b i l i s t i cm o d e l ，r e l i a b i l i t ya n a l y s i s 赵永翔动力设备的应变疲劳可靠性分析力法博士后报告成都西南交通大学。2 0 0 0 3 2 l t o y xg m t i n b a t e d f a t i s u c n l i m b l i i t y i n # l y s i s m e t h o d o l o s y f o r p o w e r p l tp o 州t o n lr e p o r ts o u t h w e s tj ! ! 竺竺! ! ! ! ! ! ! ! 竺! ! 兰三竺竺 1绪论 1p r e f a c e 1 1 问题的提出 1 1 b a c k g r o u n d 对于反应堆、热力发电等动力设备以及化工设备中的结构，如锅炉、压力容 器与管道，其可靠性和事故涉及重大经济损失和社会影响因此，各国的设计、制 造、运行和在役检测。要求严格遵循规范目前，世晁各国基本上沿用a s m e 规 范 从1 9 1 4 年a s m e 规范制订以来，就把预防突发性、灾难性失效列为中心课 题在核动力设备规范s e c t i o n si l l 和x i 中被当作决定性因素a s m e 规范初期 采用“基于公式的设计”，在防止韧性失效事故方面成绩斐然自1 9 6 1 年起，采 用“基于分析的设计”，将主要注意力放在了预防突发或潜在的失效模式方面与 以往不同，疲劳被列为预防的主要失效模式【l 我国1 9 9 4 年颁布了j b 4 7 3 2 9 4 钢制 压力容器一分析设计标准，在部分验证试验基础上沿用了a s m e 规范；对核动力 设备元件，还未有自己的规范，应用中直接采用a s m e 规范s e c t i o n si i i 和x i 值得注意的是，现有规范的疲劳设计分析技术，基于材料光滑小试样的应变 控制疲劳试验数据，没有采用可靠性设计分析方法其设计曲线，通过虚拟应力幅 定义( s = - e a 6 2 ) ，将n 数据转换为s n 数据，在应用l a n g e r 模型获得s n 数据的 最佳拟合( 均值) 曲线基础上，取2 倍应力幅或2 0 倍寿命降低系数获得设计曲线一 般认为口i ，2 倍应力幅降低系数是考虑了实验室试样与工程元件的差异及其中不确 定性；2 0 倍寿命降低系数包含2 倍数据分散性系数，2 5 倍尺寸系数和4 倍表面光 洁度、工业气体环境系数因此，设计是否合理，可靠性如何，需要采用可靠性方 法来评价 尽管a s m e 规范对选材、设计、制造和服役前的试验运营做了严格规定，但 国际权威专家近期完成的大量试验结果分析说明陋”，现有规范的设计曲线不象通 常认为的那样偏于安全，而是可能给出偏于危险的估计好在a s m e 规范一直开 放地支持基于试验结果和偏于安全的设计分析 由于基于应变的可靠性分析远比基于应力的可靠性分析复杂，国际上的研究 9 0 年代才起步，文献很少且很不成熟，更没有形成分析标准随着核电、热力发 电等事业以及化工工业的发展，基于应变的疲劳可靠性设计分析技术已提到议事 日程我国已确定了核电自主化和国产化的发展战略所以，动力设备的疲劳可靠 性分析方法，是当前国内外面临的重要研究课题之一 1 2 研究进展 1 2ar e v i e w 1 9 4 7 年f r e u d e n t h a l 发表的名为“结构安全” 4 1 的文章，提出了静应力一强度 干涉模型，奠定了现代结构可靠性理论的基础；1 9 5 3 年他接受了w e i b u l l “l 在确 定球轴承寿命数据时的疲劳统计分析方法【7 】，即采用w e i b u l l 分布进行疲劳可靠性 分析，并于1 9 7 2 引入了“平均首次失效工作时间( m t t f f ) ”的概念( 8 j f r e u d e n t h a l 的一系列工作是基于w e i b u u 分布进行疲劳可靠性分析的代表，t a l r e j a 将这一分布 应用到了结构裂纹萌生与扩展的可靠性分析f 9 j ，在裂纹扩展可靠性分析中被认为是 最有价值的统计分布【l o 】 19 6 9 年，k e c e c i o g l u 通过比较若干统计分布对疲劳寿命数据的拟合效果，得出 了对数正态分布是良好假设分布的结论i “】：1 9 7 4 年，基于这一分布提出了疲劳可 靠性递推算法2 1 ；1 9 7 8 年在可靠性分析中基于正态分布采用了疲劳应力一强度干 涉模型【1 3 1 ，1 9 7 9 年将其方法应用到了核动力设备元件及其系统的可靠性分析【1 4 1 k e c e e i o g l u 的工作是基于正态型分布进行可靠性分析的代表其它分布可以变换 得到正态型分布因此，这一思路得到了工程上的广泛应用叫1 国内外专家、学者和工程师也对疲劳可靠性分析方法做了大量有益探讨，尤 其在变幅加载和随机加载方面总的来说，思路基本与f r e u d e n t h a l 和k e c e c i o g l u 相同，基于弹性应力的疲劳分析，这里不再细说 但这些研究一般是基于应力的分析，基于应变的分析很少见。这并不是 说基于应力的分析可以代替基于应变的分析。而是基于应变的可靠性分析远比基 于应力的可靠性分析复杂，国际上的研究起步较晚( 大约9 0 年代) ，文献很少【7 - ”】。 随着核动力、热力发电和化工工业的发展，基于应变的疲劳可靠性设计分析理论， 成为疲劳学科有待探索的前沿课题之一。 1 9 9 1 年，w i r s c h i n g 等6 1 介绍了称为a m v ( a d v a n c e dm e a nv a l u e ) 的方法，将 c o f f i n - m a n s o n 律中的疲劳强度系数听和指数毋吸应力幅s ，视为服从对数正态分 布的独立无关的随机变量，首先应用数值方法建立寿命与三个随机变量的均值关 系，然后根据三个随机变量的均方差，数值模拟获得寿命的分布数据而进行可靠 性分析。 1 9 9 4 年，b a r g m a r m 等【1 7 】假设c o f f i n - m a n s o n 律中疲劳强度系数仃i 和指数辞，及 疲劳缺口系数巧和名义应力幅曷服从对数正态分布，在听j 舜和毛三个独立无关 的假设下采用数值解法进行可靠性分析。 1 9 9 5 年，b a l d w i n - t h a c k e 一”】基于t a n a k a t ”的疲劳数据的统计分析结果，采 用三参数w e i b u l l 分布作为疲劳寿命的假设分布，通过建立三个参量与应变幅的关 赵永翔动力设备的应变疲劳可靠性分析方法博士后报告成都：西南交通大学。2 0 0 0 5 z h a oy ) ：s l n , i n b i c d f a f i g u c ”l i l b i l i l 蛐l l y s i s m e t h o d o l o g y f o r p o w e r p h n tp o s l d o c w r t l ”p 0 i ts o u t h w e s tj i l o t o n g 坐v e r s i t y - c h 明坐! 竺 系，来进行给定应变幅下的疲劳可靠性分析这一分析具有分布形状参量不变和 位置与尺度参量比不变的假设 1 9 9 8 年，z h a oe ta l t 2 0 1 在假设随机疲劳应变强度一载荷为“正态一正态”或“正 态一三参数w e i b u l l ”干涉的条件下，在分别建立了弹性和塑性部分方程的基础上， 引入联结系数建立起总应变部分的分析方程，以r - e t - n 曲线的形式进行可靠性分 析。 应当说：( 1 ) w i r s c h i n g 等人的方法是从数学方便，而非从疲劳物理的角度提 出的。( 2 ) b a l d w i n t h a c k e r 的方法假设：三参数w e i b u l l 分布的形状参量不变和 位置与尺度参量比不变是非常近似的，一般是随加载水平而变化的。 此外，现有基于应变的可靠性分析存在若干值得注意的问题： ( 1 ) 假设c o f f i n m a n s o n 律中的疲劳强度系数听和指数量等材料常数视为独 立随机变量是难以证实的。因为这些随机变量相关地来自于应变一寿命关系拟合 试验数据，而不能单独获得。 ( 2 ) 过去的应变疲劳分析，从未考虑过循环本构( 应力一应变响应) 的分散性。 文献【2 l 】完成的大量不锈钢管道焊缝金属应变控制疲劳结果表明，工程材料，至 少对冶金质量不好的材料，相同应变水平下饱和滞回环形状可能存在较大差异。 意味着任何外载，即使恒幅加载史，也将导入一个随机应变载荷史。因此，现有 基于确定性模型的疲劳分析，可能给出偏于危险的估计。 ( 3 ) 统计分布的确定方法和途径是可靠性分析的基础现有分析事先假设材 料常数和应变服从某一种分布是难以证实的。在应变控制试验中，我们仅能获得 反映材料强度方面的8 一n 或e 。- n 、。- n 数据和反映材料循环本构关系的o 或t a 、 i ；p - a 数据其中，只有疲劳寿命和循环应力幅是可直接得到的随机变量材料常数 需要应用循环应变一寿命关系和循环应力一应变关系拟合数据得到，很难验证它 们服从什么分布循环应变载荷和强度的统计分布，则需要根据循环应力和疲劳 受命的分布，分别由循环应力一应变关系和循环应变一寿命关系推导得到很难 事先假设同时，现有研究还没足够的实践，可以总结出它们的分布。 ( 4 ) 疲劳可靠性数据的统计分布确定应当考虑有限数据问题对于疲劳寿命， 尽管三参数w e i b u l l 分布被认为具有令人信服的物理基础m ，2 2 2 ”，但其合理应用需 要象文口q 那样，以大量试验数据即可以获得材料真实的最小失效寿命为基础对 数正态分布是由于k e c e e i o g l u 等人i n - i s l 的工作而得到广泛应用的，k a o t 2 5 】在疲劳裂 纹扩展分析中，通过假设单位循环的疲劳裂纹长度增量为随机变量，结合中心极 限定理，从数学角度导出了疲劳寿命服从对数正态分布的结论值得注意的是 这一结论在均值附近才有严格的意义 1 9 8 2 年，美国土木工程学会结构安全与可靠性分会疲劳与断裂可靠性专业委 绪论 6 员会在对以往疲劳可靠性工作做总结时指出2 6 ：由于时间、材料和费用等限制，疲 劳数据常常有限，难以准确确定统计分布，需要在假设分布下进行可靠性分析假 设分布通常从应用方便性或符合物理的角度提出从应用方便性角度，对数正态 分布具有较完善的数理统计研究基础从物理角度，象疲劳这样的“耗损”过程，统 计分布的失效率应当随着微观损伤的逐渐累积，不可逆的单调增加 同时，有限数据意味试验数据没有完全将不确定性因素包含进去因此，假设 分布的选择，更重要的是考虑设计分析结果的安全性【2 7 】若干有限数据下的疲劳 寿命数据统计分析结果表明 2 7 - 2 9 1 ，在常用7 种统计分布即三参数和两参数 w e i b u l l 、正态、对数正态、极大、极小及指数分布中，三参数w e i b u l l 分布的总 体拟合效果最好，但很可能由于获得的位置参量不是真实最小寿命值的原因，常 常出现形状参量小于1 的情况，此时，失效率恒减小而违反对疲劳失效物理的一 般理解因此，在有限数据下，通过什么方法和途径进行基于应变的可靠性分析。 以及任何确定应变幅、疲劳寿命的假设统计分布，是值得深入研究的重要课题 1 3 本报告工作 1 3p r e s e n tw o r k 在1 9 9 6 1 9 9 8 年期间，作者等课题组成员完成了核动力设备材料一1 c r l 8 n i 9 t i 奥氏体不锈钢管道焊缝金属光滑小试样应变控制2 4 0 。c 成组法疲劳试验，室温增 量步和短裂纹分析观察试验，以及单个冲击影响试验作者在博士学位论文1 3 0 1 中 对部分试验结果做了介绍，并对材料的短裂纹行为和基于虚拟应力幅的应变疲劳 可靠性分析方法做了初步探索详见文1 2 7 - 3 6 i 本报告拟基于该材料的试验结果。从 应变角度研究适于动力设备的疲劳可靠性分析的基本方法主要研究工作包括： ( 1 ) 详细研究材料的微观结构条件和单调拉伸试验及结果，介绍增量步疲劳和 成组法疲劳试验 ( 2 ) 考虑材料循环应力一应变响应的随机性，基于2 4 0 ( 2 疲劳试验结果探索材 料的循环变形特征、循环应力幅的统计分布、随机循环应力一应变关系的概率描 述及其估计方法 ( 3 ) 基于文 2 9 1 对2 4 0 c 材料疲劳裂纹萌生寿命统计分布的研究结果，探索材 料随机循环应变一寿命关系的概率描述及其估计方法 ( 4 ) 考虑循环应力应变响应的随机性，探索应变疲劳可靠性分析的基本方 法 参考文献 r e f e r e n c e s 赵永翔动力设备的应变疲劳可靠性分析方法博士后报告成都：西南变通大学2 0 0 0 7 竺竺! ! 型! ：! 竺! 坐型型! 竺! ! ! ! 竺! 竺! ：些! ：竺! ! 坐：竺! ! 竺! 竺：! 竺! ! 竺竺竺竺竺堕坐竺竺! 一 1j o n e sr l ，m a r s t o nt u ，t a g a r ts w , m o r r i sd m ，n i c k e l lr e a p p l i c a t i o n so ff a t i g u ea n d f r a c t u r et o l e r a n td e s i g nc o n c e p t si nt h en u c l e a rp o w e ri n d u s t r y i n ：d e s i g no f f a t i g u ea n d f r a c t “mr p s i s t a n ts t r u c t u r e s ，p tr a b e l k i sa n dc m h u d s o n ，e d s ，a s t ms t p7 6 1 ， a m e r i c a ns o c i e t yf o rt e s t i n ga n dm a t e r i a l s ，1 9 8 2 ，p p 2 8 4 0 2k e i s l e rj m ，c h o p r a o k ，s h a c k w j n u c l e a r e n g i n e e r i n g a n d d e s i g n ，1 9 9 6 ，1 6 7 ：1 2 9 1 5 4 3 c h o p r a o k s h a c k w j n u c l e a r e n g i n e e r i n g a n d d e s i g n ，1 9 9 8 ，1 8 4 ：4 9 - 7 6 4f r e u d e n t h a la m t r a n s a s c e , 1 9 4 7 ，1 1 2 ：1 2 5 - 1 8 0 5w e i b u l lw ：j o u r n a l a p p l i e d m e c h a n i c s , 1 9 5l ：2 9 3 6 w e i b u l l w ：f a t i g u e t e s t i n g a n d a n a l y s i so f r e s u l t s l o n d o n ：p e r g a m o n p r e s s 。1 9 6 1 7 f r e u d e n t h a l a m p h y s i c a la n ds t a t i s t i c a la s p e c t so f f a t i g u e i n ：a d v a n c e s i n a p p l i e d m e c h a n i c s ， h l d r y d e n ，一y o nk a r m a n ，e d s ，n e wy o r k ：a c a d e m i cp r e s s ，1 9 5 6 ，v 0 1 4 ，p p 11 6 1 5 9 8f r e u d e n t h a la m r e l i a b i l i t ya n a l y s i sb a s e do nt i m et ot h e f i r s t f a i l u r e - a i r c r a f lf a t i g u e l o n d o n ： p e r g a m o np r e s s ，1 9 7 2 9 t a l r e j ar e n g i n e e r i n gf r a c t u r em e c h a n i c s ，1 9 7 9 ，11 ：8 3 9 8 4 9 1 0p r o v a nj w p r o b a b i l i s t i cf r a c t u r em e c h a n i c sa n dr e l i a b i l i t y b o s t o n ：m a r t i n u sn i j h o f f p u b l i s h e r s ，1 9 8 7 11 k e c e c i o gu ，d ，s m i t h ，r e a n df e l s t e d ，e a ，d i s t r i b u t i o no fc y c l e st of a i l u r ei ns i m p l e f a t i g u ea n dt h ea s s o c i a t e dr e l i a b i l i t y i na n n u a l so f a s s u r a n c es c i e n c e s ，1 9 6 9 ，p p 3 5 7 - 3 7 4 1 2 k e c e c i o g l un c h e s t e rl b 。g a r d h e re d p r o crm s y r u p ，1 9 7 4 ：5 3 3 - 5 3 9 1 3 k e e e e i o g l ud p r o c a s m e 1 9 7 8 ：2 8 5 3 0 9 1 4 k e c e c i o g l u d n u c l e a r e n g i n e e r i n g a n d d e s i g n ，1 9 7 9 ，1 9 ：2 5 9 - 2 9 0 1 5 h a u g e n ，e b ，p r o b a b i l i s t i c m e c h a n i c a l d e s i g n n e w y o r k ：j o h n w i l e y & s o n s ，1 9 8 0 1 6 w i r s c h i n g p h ，t o r n g t y m a r t i n w s n t j f a t i g u e ，1 9 9 1 ，1 3 ：3 8 9 - 3 9 4 1 7 b a r g m a n nh ，r u s t e n b e r gi ，d e v l u k i aj f a t i g u ef r a c te n g n gm a t e rs t r u c t ，1 9 9 4 ，1 7 ：1 4 4 5 1 4 5 7 1 8 b a l d w i nj d ，t h a n k e rj g a s m e j o u r n a l o f m e c h a n i c a l d e s i g n ，1 1 7 ：2 2 9 - 2 3 4 1 9 t a n a k at s a k a it ，1 w a y atd i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f f a t i g u el i v e sa n df a t i g u es t r e n g t h so f f e r r o u sm e t a l sb yt h ea n a l y s i sp - nd a t ai nt h ej s m sd a t ab a s eo nf a t i g u es t r e n g t ho fm e t a l l i c m a t e r i a l s i n ：s t a t i s t i c a lr e s e a r c ho nf a t i g u ea n df r a c t u r e ，t t a n a l ( a ，s n i s h i j i m aa n dm i c h i k a w a , e d s ，l o n d o n ：e l s e v i e r a p p l i e ds c i e n c e p u b l i s h e r s ，1 9 8 7 ，p p 1 2 5 1 5 7 2 0z h a oj ，t a n gj ，w u h c a s m e j o u r n a l o f p r e s s u r ev e s s e l t e c h n o l o g y , 1 9 9 8 ，1 2 0 ：9 9 - 1 0 4 2 1z h a oy x s h o r tf a t i g u ec r a c kb e h a v i o u ra n dr e l i a b i l i t ya n a l y s i si nl