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材料高周疲劳曲线是结构疲劳可靠性设计的主要依据之一。受时间和经费限制,疲劳实验数据往往是很有限和不完全的(比如截尾数据),如何利用有限的子样信息获得母体通用的概率疲劳曲线,包括定时截尾数据的处理、考虑可靠性与置信水平的C-P-S-N曲线数学表达、置信度对曲线参数影响等问题都是近年来的研究热点。本文围绕以上热点问题,研究并讨论了多种因素对材料概率疲劳曲线参数的影响程度问题,主要包括以下几个方面工作:
首先,针对定时截尾数据在疲劳极限及曲线上的处理方法,提出了“配对寿命加权法”及“截尾寿命近似法”,并提出可用于分析概率疲劳曲线差异程度的相对误差曲线方法。
其次,通过对数正态分布背景下的Monte-Carlo仿真,验证了在被截尾数据占全部数据25%以内的情形下,本文提出的“截尾寿命近似法”计算定时截尾数据分布参数具有运算简单及高精度特点。
再次,以TA15钛合金电子束焊接试件为研究对象,进行升降法及成组法疲劳试验,结合常规、本文提出方法,运用单侧容限系数方法确定各级应力水平下具有一定置信度和可靠度的疲劳寿命下限估计点的方法,得到钛合金电子束焊接件的C-P-S-N曲线族,建立144组疲劳应力-寿命数学模型,综合考虑了2种截尾数据计算方法、2种疲劳极限、6级置信度与6种可靠度影响,提供了多参数下的应力-寿命对应关系。
最后,结合以上多组钛合金电子束焊接件概率疲劳曲线族,运用相对误差曲线分析方法,分析“配对寿命加权法”及“截尾寿命近似法”对概率疲劳曲线参数的影响,并定量化分析置信度对概率疲劳参数影响。结果表明“配对寿命加权法”及“截尾寿命近似法”均具有较强的工程实用性,在短寿命区域疲劳曲线形态对置信度比较敏感。