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随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型

赵永翔 杨冰 张卫华

赵永翔, 杨冰, 张卫华. 随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 6-9.
引用本文: 赵永翔, 杨冰, 张卫华. 随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 6-9.
ZHAO Yong-xiang, YANG Bing, ZHANG Wei-hua. Probabilistic model of random-long fatigue crack propagation rates[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 6-9.
Citation: ZHAO Yong-xiang, YANG Bing, ZHANG Wei-hua. Probabilistic model of random-long fatigue crack propagation rates[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 6-9.

随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型

基金项目: 

国家自然科学基金项目 50375130

国家自然科学基金项目 50375003

国家自然科学基金项目 50575189

全国优秀博士学位论文作者专项基金项目 200234

新世纪优秀人才支持计划项目 NcET040890

长江学者和创新团队发展计划项目 PcsIRT0452

教育部优秀青年教师计划项目 2101

铁道部科技研究开发计划项目 2001J016

详细信息
    作者简介:

    赵永翔(1963-),男,四川金堂人,西南交通大学教授,博士,从事可靠性、维修性和疲劳断裂研究

  • 中图分类号: U270

Probabilistic model of random-long fatigue crack propagation rates

More Information
  • 摘要: 为实现在全应力强度因子范围合理进行结构安全性分析, 提出了概全门槛值和断裂韧度的随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型。考虑了平均应力效应, 以给定应力强度因子下裂纹扩展率服从对数正态分布为基础, 考虑数据分散性规律和试样数量对概率评价的影响, 将存活概率和置信度相融合, 由线性回归结合极大似然原理确定概率模型的参数。通过对铁道车辆LZ50车轴钢试验数据的分析表明, 模型从数学上良好描述了疲劳长裂纹从裂纹启裂到瞬时断裂的整个随机过程, 比较Paris、Elber和Forman模型拟合试验数据表明, 该模型相关系数最大, 拟合效果最好。

     

  • 图  1  疲劳长裂纹扩展规律

    Figure  1.  Propagation rule of long fatigue crack

    图  2  存活概率曲线

    Figure  2.  Survival probability curves

    图  3  置信度曲线

    Figure  3.  Confidence curves

    图  4  综合概率曲线(C=95%)

    Figure  4.  Synthetic curves of 95% confidence

    图  5  本文模型和Paris模型比较

    Figure  5.  Comparison of presented model and Paris model

    图  6  本文模型和Elber模型比较

    Figure  6.  Comparison of presented model and Elber model

    图  7  本文模型和Forman模型比较

    Figure  7.  Comparison of presented model and Forman model

    表  1  模型参数

    Table  1.   Typical parameters of models

    P C/% DPC(×10-5) mPC ΔKthPC/MPa·mm1/2 KICPC/MPa·mm1/2
    0.5 50 0.241 788 1.525 5 78.273 6 1 341.06
    90 0.066 577 1.849 1 70.327 7 1 320.86
    95 0.049 553 1.928 9 67.895 8 1 314.68
    99 0.028 795 2.080 3 62.917 0 1 302.02
    0.9 50 0.248 99 1.576 1 70.655 9 1 321.69
    90 0.118 29 1.800 1 62.710 0 1 301.49
    95 0.097 15 1.862 5 60.278 1 1 295.31
    99 0.066 94 1.984 6 55.299 2 1 282.65
    0.99 50 0.431 44 1.524 9 64.445 4 1 305.90
    90 0.259 28 1.707 9 56.499 5 1 285.70
    95 0.225 83 1.760 5 54.067 6 1 279.52
    99 0.173 63 1.864 3 49.088 8 1 266.86
    0.999 50 0.777 06 1.456 43 59.904 8 1 294.36
    90 0.535 57 1.616 34 51.958 9 1 274.16
    95 0.484 06 1.662 76 49.527 0 1 267.98
    99 0.399 63 1.754 96 44.548 1 1 255.32
    下载: 导出CSV
  • [1] Wang G S. Intrinsic statistical characteristics of fatigue crack growth rate[J]. Engineering Fracture Mechanics, 1995, 51(5): 787—803. doi: 10.1016/0013-7944(94)00322-9
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    Zhao Yong-xiang, Huang Yu-zhong, Gao Qing. Probabilistic mechanical properties of LZ50 axle steel for rail way vehicles[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2003, 3(2): 11—17. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2003.02.003
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出版历程
  • 收稿日期:  2005-04-10
  • 刊出日期:  2005-12-25

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