1482023年3月下AgriculturalMachineryandEquipment农业机械与装备缺口结构寿命分散性与疲劳可靠性设计方法张红顺，李潇，杨殿斌（长安大学工程机械学院，陕西西安710064）摘要：为保障航空发动机等关键部件的结构完整性与服役安全性能，实现从确定性到不确定性的可靠性设计尤为关键。传统基于安全系数的确定性寿命设计方法无法考虑到部件在制造加工以及实际服役过程中的多源不确定性因素，常常造成过于保守而无法有效发挥材料的潜力。基于此，本研究考虑缺口结构不确定性建立了一套通用的概率疲劳寿命预测模型，合理量化表征了缺口效应与不确定性对疲劳强度的影响。研究结果表明，缺口形状会对缺口拉伸试样拉伸的过程和结果产生影响，所提出的缺口结构的寿命预测模型和疲劳可靠性分析方法具有一定的可行性。关键词：可靠性设计；概率疲劳寿命；不确定性；缺口效应中图分类号：O346.2文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1672-3872.2023.06.0440引言在实际服役环境下，铝合金因具有比强度高、比刚度大、铸造性能和塑性加工性能卓越等显著特性而被广泛应用于航空航天等工程领域[1]。随着机械结构件大型化、复杂化、多元化的发展趋势，以及为满足结构可靠性、轻量化的设计需求，在提高材料的设计许用应变/强度值的同时会带来一系列疲劳开裂失效问题，机械结构缺口部位局部应力集中更会加快疲劳断裂的进程[2-3]。结构件关键部位服役过程伴随着载荷和强度不确定以及材料缺陷的非均质等随机因素综合作用，这使得失效部位的疲劳寿命都具有明显的随机性[4-5]。因此，在对含缺口结构进行疲劳强度分析与完整性评估时，离不开合理量化表征缺口效应与不确定性对疲劳强度的影响[6]。含裂纹、缺口结构应力梯度较大，材料的力学行为复杂，给结构疲劳寿命预估的理论研究和试验验证提出了很多尚未解决的难题，所以在机组危险部位的设计阶段判断疲劳薄弱区域并建立可靠的结构疲劳寿命预测数学模型具有重要意义。现有大量研究认为疲劳寿命与外载荷等多源不确定性因素存在一定相关性，如何对疲劳寿命分散性进行量化分析及表征成为亟待解决的失效及概率寿命可靠性预测问题。因此，本研究以名义应力为基础，通过将其与对数正态分布修正后的Basquin公式相结合，提出了耦合分析缺口效应与不确定性的疲劳寿命预测模型，并利用铝合金2026-T3511缺口试样的疲劳试验数据进行模型验证。1概率疲劳寿命预测模型1.1标准缺口试样受力分析由于含裂纹结构试样相当于缺口半径为0的缺口试样...
