疲劳可靠性合计综述

常用疲劳可靠性分析方法概述张磊;万一品;宋绪丁【摘要】根据对近年来常用疲劳可靠性分析方法的研究,介绍了目前使用频次较高的疲劳可靠性分析方法.对应力-强度干涉法、蒙特卡罗模拟法以及一次二阶矩法中的中心点法、改进一次二阶矩法、验算点法进行了概要的描述和分析.并根据各分析方法的特点,提出将蒙特卡罗模拟法和应力-强度干涉法联合使用的方法,这将会大大缩短蒙特卡罗模法的计算时间.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】2页(P79-80)【关键词】疲劳可靠性;应力-强度干涉;蒙特卡罗;一次二阶矩【作者】张磊;万一品;宋绪丁【作者单位】长安大学工程机械学院,陕西西安710064;长安大学工程机械学院,陕西西安710064;长安大学工程机械学院,陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】TH243.1大多数机械结构在服役期内往往受到随机载荷的作用，疲劳破坏成为其主要的失效形式[1]。

疲劳破坏的危险性表现在机构在达到疲劳寿命时无明显先兆就会突然破坏，因此对于复杂机构的疲劳可靠性分析变得尤为重要。

本文主要阐述目前几种常用的疲劳可靠性分析法，为疲劳可靠性分析提供参考。

1 应力—强度干涉法由于在机械结构受力分析中应力和强度具有相同的量纲，故应力强度干涉方法可将机械零件的强度和应力曲线表示在同一个坐标系中进行分析，从而确定机械零件的可靠性。

概率密度函数联合积分法如公式（1）所示：式中：S为工作应力；δ为零件强度。

应用应力-强度干涉法在实际工程分析中，首先要统计载荷和材料属性的概率分布，然后结合零件尺寸等随机变量进行应力与强度计算，得到应力与强度的概率分布，从而得到应力与强度的干涉曲线图，根据干涉曲线图进行机械疲劳可靠性的分析计算。

应力-强度干涉法简单实用，但需要计算出应力与强度的概率密度函数，在一些难以计算出概率函数的情形下，该法失效。

2 蒙特卡罗模拟法蒙特卡罗模拟法，又称为统计实验法和随机抽样法，是一种以概率统计为基础，以随机抽样为主要手段的数值方法[2]。

2 ( 2 ss )
应力和强度指广义的应力和强度
机械强度与可靠性——
第8章 疲劳强度可靠性设计
8.3 机械强度的可靠性设计方法
可靠度计算
2.强度和应力之差的概率密度函数、可靠度表达式
可靠度是强度超过应力的概率,即
xs x1的概率
令 xs x1 ，以f ( )表示xs与x1之差的概率密度函数， 因应力和强度都是正态 分布函数，所以 f ( )也为正态分布，即：
机械强度与可靠性——
第8章 疲劳强度可靠性设计
8.1 可靠性的基本概念
国内的可靠性工作起步较晚，上世纪50年代末和60年代初在原电子 工业部的内部期刊有介绍国外可靠性工作的报道。 发展最快的时期是上世纪80年代初期，出版了大量的可靠性工作专 著、国家制定了一批可靠性工作的标准、各高校有大量的人投入可 靠性的研究。 许多工业部门将可靠性工作列在了重要的地位。如原航空工业部明 确规定，凡是新设计的产品或改型的产品，必须提供可靠性评估与 分析报告才能进行验收和坚定。 但国内的可靠性工作曾在90年代初落入低谷，在这方面开展工作的 人很少，学术成果平平。主要的原因是可靠性工作很难做，出成果 较慢。 但在近些年，可靠性工作有些升温，这次升温的动力主要来源于企 业对产品质量的重视，比较理智。
R(t ) P(T t ) f (t )dt
t

寿命T大于时间t的概率
机械强度与可靠性——
第8章 疲劳强度可靠性设计
8.1 可靠性的基本概念
衡量可靠性的尺度（度量可靠性的定量指标）
2. 不可靠度（失效概率，故障率，破坏概率）
定义：产品在规定条件下和规定时间内，不能完成规定功能的概率。一 般用字母“F”或失效概率函数F(t)表示。 不可靠度也是累计分布函数，表示在规定的使用条件和规定时间内，发 生故障的产品占全部工作产品的百分率，因此其取值范围是: 0<=F(t)<=1 如果某产品寿命随机变量T的分布密度为f(t)，如图所示，用t表示某一 指定时刻，则该产品在t时刻的不可靠度（失效概率）为：

q q
2 Sq
1 2
2 2 2 1/ 2 [q 2 S ( 1 ) Sq ]
C K
2 2 2 1/ 2 [q 2 S ( 1) S q ]
K
零件疲劳强度

1 2
K
1
尺寸系数
1 表面加工系数
2 表面强化系数
D
1 b m
Goodman
C
1 a
1 s m
Soderberg
Cepehceh
o
G
B
Goodman图
s
b
m
上述曲线都反映了疲劳极限随平均应力的增加而减小的疲劳试验结果。研究 结果表明，光滑试样的试验数据较为符合Gerber抛物线和 Cepehceh折线 ，缺口试样的试验据较为符合Goodman直线，而对于存在微动磨损的情况 时，一般使用Soderberg直线。
由图可见共有7个子样对，其中应力（载荷）为75.91MPa（51.25kN） 有1对；72.19MPa（48.75kN）有2对；68.51MPa（46.25kN）有4对。
1p 1 ks
M Pa
p=50 %
100 90 80 70 60 0 50
p=99 %
N
kN
70
p=50%
2
2

1/ 2
( s m m ) ( s a a ) 2 2 m a
2
2

1/ 2
对于30CrMnSiA,给定 3, N 106
r 1, a 250.2MPa, s a 9.81MPa r 0.1, a 347.3MPa, s a 14.39MPa r 0.5, a 612.1MPa, s a 27.47 MPa

第二节 疲劳设计方法 • 一、疲劳强度、疲劳极 • 限与疲劳寿命的概念 二、疲劳设计方法简介 三、确定疲劳寿命的方 法 四、疲劳分析软件 •
主要有两类：试验法和试验分析法 试验法
– 完全依赖于试验，是传统的方法 – 直接通过与实际情况相同或相似的试验来获取所需的疲劳数据 – 可靠，但必须在样机试制之后才能进行。费用高、周期长，且 无法和设计并行，试验结果不具有通用性
疲劳破坏
– 在交变载荷重复作用下材料或结构的破坏现象 – 材料或结构受到多次重复变化的载荷后，应力值虽没超过材料的 强度极限，甚至比弹性极限还低得多的情况下就可能发生破坏
3.
疲劳
在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用之后形 成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部的、永久结构变化的发展 过程
① 静强度：与材料的性质有关，对脆性材料影响较大， 对塑性较好的材料则影响较小
② 疲劳强度：不论是对塑性材料还是对脆性材料，都是 不可忽视的影响因素
第一节 疲劳破坏的特征 及影响疲劳寿命的因素 一、疲劳破坏的特征 二、影响疲劳寿命的 因素
2. 尺寸的影响
• 零件尺寸对疲劳强度有较大的影响，这同应力梯度和 材料不均匀性有关 • 注意：一般零件的疲劳强度随其尺寸的增大而降低 ① 尺寸不同，相同载荷作用下，零件的应力梯度不同。 大尺寸零件的高应力区域大，产生疲劳裂纹的概率大
试验分析法
– 依据材料的疲劳性能，对照结构所受到的载荷历程，按分析模 型来确定结构的疲劳寿命 – 包含三部分：材料疲劳行为的描述，循环载荷下结构的响应， 疲劳累积损伤法则 – 按计算疲劳损伤参量不同分为：名义应力法、局部应力应变法 、应力应变场强度法、能量法、损伤力学法、功率谱密度法等
第二节 疲劳设计方法 • 一、疲劳强度、疲劳极 限与疲劳寿命的概念 • 二、疲劳设计方法简介 三、确定疲劳寿命的方 法 四、疲劳分析软件 •

2008年6月农业机械学报第39卷第6期往复泵曲轴疲劳可靠性设计软件开发*叶晓琰 蒋小平 许建强 胡敬宁=摘要> 为提高往复泵设计水平,提出了分别基于曲轴最危险截面与有限元分析的2种疲劳可靠性设计方法。

在VC++610平台上利用多种高级编程技术,开发出面向对象的往复泵曲轴疲劳可靠性设计软件。

软件能以2种方法6种途径完成往复泵曲轴的疲劳可靠性设计。

实际应用表明,该软件界面友好,操作简单,运行稳定,计算精度高。

关键词:往复泵 曲轴 可靠性 有限元法 软件中图分类号:T H322文献标识码:ADevelopment on Crankshaft Fatigue Reliability AnalysisSoftware of Reciprocating PumpYe Xiaoyan Jiang Xiaoping Xu Jianqiang H u Jingning(Jiangsu Univer sity ,Zhenjiang 212013,China)AbstractIn order to improve the design of reciprocating pump,two design methods on fatigue reliability,w hich are based on the most hazardous cross -section and finite element analysis respectively,w ere put forw ard.A practical object -oriented application softw are about fatigue reliability analysis on pump crankshaft w as developed by several senior prog ramming technolog ies via VC ++610.By this softw are ,the fatig ue reliability analysis can be fulfilled by tw o approaches and six methods.Calculating example and practical applications indicated that this softw are have a lot of merits such as friendly interfaces,simply and reliable operation,high precision and good application prospect.Key words Reciprocating pump,Crankshaft,Reliability,Finite element method,Softw are收稿日期:2007-12-12*江苏省高技术研究项目(项目编号:BG2006024)和江苏大学高级人才启动基金资助项目(项目编号:06JDG067)叶晓琰 江苏大学流体机械工程技术研究中心 高级工程师,212013 镇江市蒋小平 江苏大学流体机械工程技术研究中心 高级工程师 博士生许建强 江苏大学流体机械工程技术研究中心 高级工程师胡敬宁 江苏大学流体机械工程技术研究中心 教授级高级工程师引言往复泵是一种高效节能的流体输送机械,广泛应用于化肥、食品、轻工、石油等行业。

国内外疲劳寿命分析技术综述【摘要】因疲劳而引发的机械零件破坏约占80%，因此疲劳破坏的问题得到了国内外的极大关注，其中疲劳寿命的预测尤其重要，本文简单探讨国内外关于疲劳现象的系统研究。

【关键词】疲劳寿命；研究美国试验与材料协会（ASTM）在“疲劳试验及数据统计分析之有关术语的标准定义”（ASTM E206-72）中给出疲劳的定义：在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部永久结构变化的发展过程，称为疲劳。

1964年，日内瓦的国际标准化组织在《金属疲劳试验的一般原理》中给疲劳下了一个描述性的定义：金属材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变化叫做疲劳。

据统计，机械零件破坏的80%由疲劳引起的，特别是随着机械零件向大型、复杂化和高温、高速使用环境的方向发展，大量的随机因素增加，疲劳破坏更是层出不穷，因此关于疲劳破坏问题的研究得到了极大的关注，其中疲劳寿命的预测尤为重要。

1847年，德国人W?hler用旋转疲劳试验机首先对疲劳现象进行了系统研究，提出S-N曲线及疲劳极限的概念，奠定了疲劳破坏的经典强度理论基础。

1874年，W. Gerber等研究平均应力的影响，画出相应的疲劳极限线图—Gerber抛物线。

1929年，英国人Haigh发表了高强度钢与低碳钢有不同的缺口敏感性的论文，他所采用的缺口应变分析及“残余应力”的概念，被后人加以补充和发展。

1930年，英国人Goodman简化了疲劳极限图，即用直线将纵轴上的对称循环疲劳极限点和横轴上的强度极限点连接，以此来替代Gerber抛物线；由于Goodman的疲劳极限图相对简单，所以至今仍在常规疲劳强度设计中被广泛使用。

20世纪20-30年代人们已经开始研究疲劳机理，把疲劳过程划分为裂纹萌生、裂纹扩展及断裂三个阶段。

1945年，M. A. Miner（US）提出了损伤与循环次数成线性关系即Palmgren-Miner线性累积损伤准则。

第14卷第4期计算力学学报Vol.14No.4 1997年11月CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL MECHANICS Nov.1997海上平台结构疲劳与疲劳可靠性分析程序设计邓洪洲 孙　秦(同济大学建筑工程系,上海,200092) (西北工业大学飞机工程系,西安,710072)摘　要　本文介绍了作者开发的适用于固定式导管架海上平台结构系统疲劳与疲劳可靠性分析程序系统的设计原理、结构及功能特点。

最后,以一固定式导管架平台作为算例验证了程序系统的可靠性与实用性。

关键词　海上平台;疲劳;疲劳可靠性;程序系统分类号　U6741381;TP3190　引 言海洋平台作为进行海上石油钻井与开采的一种重要海洋工程结构,长期服役在恶劣的海洋环境中,承受着波浪等交变载荷的作用,疲劳破坏是其主要的失效形式。

固定导管架式是海洋平台的主要结构形式,管节点是导管架结构的重要部位,由于初始焊接缺陷,特别是高的应力集中,容易发生疲劳破坏。

我国海洋工程从60年代发展至今,从渤海到南海、东海到黄海,目前已有数十座海洋工程结构矗立在海上,其中时间最久的固定式导管架平台使役达十八年之久。

到90年代末,80年代建造的平台都需要进行评估与维修,工作量艰巨,工程费用巨大。

要保证海洋平台结构作业安全,拥有良好的结构分析程序是非常必要的,因而,研究海洋平台这种大型工程结构疲劳与可靠性评估方法及开发相应的程序系统则成为紧迫而具有重大工程实际意义的课题。

本文基于国内外已经取得的管节点疲劳研究的理论与试验成果及作者在海洋平台结构系统疲劳及疲劳可靠性方面的研究成果,开发出适用于固定式导管架海洋平台结构系统疲劳及疲劳可靠性分析的程序系统,并通过工程实际算例验证本文方法的可行性及开发的程序系统的可靠性。

1　程序设计原理111　结构系统疲劳分析方法在海洋平台结构系统疲劳分析过程中,疲劳损伤的计算对象是管节点。

在现阶段,由于尚未解决空间管节点的应力分析问题,通常还是把一个空间管节点分成几个简单管节点来研究管节点的应力分析问题。

工程结构可靠性理论发展综述专业：结构工程学号：112100003 姓名：刘德鹏摘要：自20世纪20年代以来，工程结构可靠性理论和应用的研究已取得了重大进展。

许多国家开始研究在结构设计规范中的应用。

本文从结构可靠性基本理论和方法、结构体系可靠度、结构可靠度的Monte-Carlo模拟方法、结构承载能力与正常使用极限状态可靠度、结构疲劳和抗震可靠度、钢筋混凝土结构施工期和老化期可靠度等六个方面，分三部分对结构可靠性理论和应用国内外研究的现状进行了概括性总结。

分析了工程结构可靠性理论的发展现状，并对其规范使用提出了建议。

关键词：工程结构可靠性理论发展Abstract：Great progress has been achieved in the research of structural reliability theories and its applications since 1920s. Many countries in the world have started trying to revise structural design codes or specification based on reliability theory. In this article we can divide the six aspects that the fundamental theories and approaches of structural reliability, structural system reliability, Monte-Carlo modeling in structural reliability analysis, a ultimate and serviceability limit state reliability, fatigue and a seismic reliability as well as construction and wear-out period reliability of reinforced concrete structures into three parts. The paper analysis project structure reliability theory development present situation, and put forward some advice about the standard.工程结构的安全性历来是设计中的重大问题，这是因为结构工程的建造耗资巨大，一旦失效不仅会造成结构本身和人民生命财产的巨大损失，还往往产生难以估量的次生灾害和附加损失。

❖ 最后破坏区
粗糙区 大量滑移位移
4
疲劳失效的断口特征
5
疲劳裂纹形成机理
❖ 累积损伤破坏过程
疲劳裂纹的萌生 在交变载荷作用下，材料发生局部滑移。随着循环次 数的增加，滑移线在某些局部区域内变粗，并形成滑 移带，其中一部分滑移带为驻留带。进一步增加循环 次数，驻留滑移带上可以形成挤出峰、挤入槽现象， 这就是疲劳裂纹的萌生。 表面缺陷或材料内部缺陷起着尖缺口的作用，使应力 集中，促进疲劳裂纹的形成。 实际工程构件的疲劳裂纹大都在零件表面缺陷、晶界 或第二相粒子处萌生。
（10-65）
q — 敏感系数，可根据材料 40CrNiMoA 钢从手册查得分散特性 q, q ；
性数据 sa d , sa d , sm d , sm d ,它们都是未知量d 的函数。
34
疲劳可靠性设计分析举例
d. 确定复合疲劳强度分散特性
结构件在危险部位的疲劳极限
S' 1 S1 / k f
（10-64）
其中 S1 — 转轴材料 40CrNiMoA,r=-1 时光滑试件的疲劳极限,从有关手册中
tO
t
b）规律性不稳定变应力
c）随机性不稳定变应力
9
疲劳可靠性基本概念 ❖ 稳定性变应力
周期
sa
sm
O
t
10
疲劳可靠性基本概念 ❖ 规律性不稳定变应力
大周期
sa
sm O
t
11
疲劳可靠性基本概念 ❖ 随机不稳定变应力
sm
O
t
12
疲劳可靠性基本概念
表示稳定循环载荷特征的参数 r 定义为 r sm sa sm sa
16
等寿命图
❖ 虽然已经有了一些常用材料的等寿命曲线，但当没有时，就 需要借助于各种简化的等寿命曲线。

机械结构的疲劳寿命预测与可靠性设计研究作者：曹名亮来源：《中国高新科技·上半月》2018年第02期摘要：在工程项目建设中，机械设备的可靠性在很大程度上取决于其性能的稳定性，而其性能的稳定性又取决于其机械结构的可靠性。

在机械结构的可靠性设计中，机械结构的疲劳损伤是一个关键性问题。

文章介绍了我国机械结构的疲劳寿命预测和可靠性设计的研究现状，并根据现状对疲劳可靠性设计的发展趋势进行了分析，最后对疲劳寿命预测和可靠性设计工作的未来发展进行了展望。

关键词：机械结构；疲劳寿命预测；可靠性设计文章编号：2096—4137（2018）03—055—03 DOI：10.13535/ki.10—1507/n.2018.03.19在这个快速发展的时代，社会的方方面面都离不开机械设备的支撑，比如船舶、飞机和汽车等现代化的交通工具无不深刻地影响着这个社会和人们的日常生活。

这些现代化设备中的一些关键性部件的疲劳寿命预测和可靠性设计问题一直是机械工程领域的专家和学者所关注的重点。

如何最大限度地保证疲劳寿命预测模型的准确性，如何提高机械机构的可靠性设计，对这些问题的研究从未中断。

1疲劳寿命预测分析与可靠性设计方法的研究现状机械结构的疲劳寿命预测与可靠性设计是现代设计方法的具体运用，而现代设计方法则一共包括三个方面的内容：可靠性设计、最优化技术、有限元分析。

其具体包括计算机辅助设计计算机辅助设计（Computer Aided Design）、优化设计（Optimal Design）、可靠性设计（Reliability Design）、有限元法（Finite Method）、工业艺术造型设计及反求工程设计（Reverse Engineering）。

通常，机械设备上的机械构件失效的原因都是机械结构的疲劳损伤。

在高速度发展的现代社会，机械设备的应用范围呈现出了大型化、高速度和高温度的趋势，这也对机械构件的耐受性提出了更大的挑战，需要机械设备上的构件能够承受更加严苛的环境。

总结词
载荷优化管理是提高疲劳可靠性的重要手段之一。
详细描述
载荷优化管理包括载荷谱的采集、分析和优化。通过 对实际运行中的载荷数据进行采集和分析，了解零件 的疲劳载荷谱，并在此基础上进行优化设计。通过降 低最大应力、减小应力幅值、优化载荷分布等方式， 提高零件的疲劳可靠性。此外，合理的维修和保养也 是载荷优化管理的重要环节，可以及时发现和修复疲 劳损伤，延长零件的使用寿命。
耐腐蚀材料
针对不同环境下的疲劳失效问题，耐腐蚀材 料的研究与应用将得到重视，如不锈钢、铝 合金等，以提高结构在腐蚀环境下的疲劳可 靠性。
设计方法的创新பைடு நூலகம்改进
数值模拟与仿真
利用数值模拟和仿真技术，对结构疲劳行为进行预测和评估，优化设计参数，降低试验 成本，提高设计效率。
多学科优化设计
结合多学科知识，综合考虑结构、材料、工艺等方面的因素，进行优化设计，提高结构 的疲劳可靠性。
04 疲劳可靠性设计优化
材料选择与优化
总结词
材料的选择与优化是疲劳可靠性设计的关键因素之一。
详细描述
在选择材料时，需要考虑材料的疲劳性能、强度、韧性和耐腐蚀性等。对于关键部位，应优先选择具有优异疲劳 性能的材料，如高强度钢、钛合金和复合材料等。同时，可以通过合金化、热处理和表面处理等工艺对材料进行 优化，以提高其疲劳性能。
土木工程领域的应用
桥梁设计
桥梁在服役过程中承受交通载荷和风 载荷等周期性载荷，疲劳可靠性设计 能够确保桥梁的长期安全性和稳定性 。
建筑结构
高层建筑、大跨度结构等在服役过程 中受到风载荷、地震载荷等复杂载荷 的作用，疲劳可靠性设计能够提高建 筑结构的可靠性和安全性。
其他领域的应用
船舶工业

8
金属材料的疲劳特性
• 人的疲劳感觉来自于长期的劳累或一次过重的负荷，金属也是一 样。金属的机械性能会随着时间而渐渐变弱，这就是金属的疲劳。 在正常使用机械时，重复的推、拉、扭或其他的外力情况下都会 造成机械部件中金属的疲劳。这是因为机械受压时，金属中原子 的排列会大大改变，大大的压力会使金属原子间的化学键断裂而 导致金属裂开。 • 由于金属材料的疲劳一般难以发现，因此常常造成突然的事故。 在第二次世界大战期间，美国的5000艘货船共发生1000多次破坏 事故，有238艘完全报废，其中大部分要归咎于金属的疲劳。直到 出现了电子显微镜之后，人类在揭开金属疲劳秘密的道路上不断 取得了新的成果，才开发出一些发现和消除金属疲劳的手段。
3
疲劳造成的列车事故
1998年6月3日，德国一列 高速列车在行驶中突然出 轨，造成100多人遇难身 亡的严重后果。事后经过 调查，人们发现，造成事 故的原因竟是因为一节车 厢的车轮内部疲劳断裂， 从而导致了这场近50年来 德国最惨重铁路事故的发 生。
4
列车事故疲劳分析 金属构件在各种外力的反 复作用下，可以产生疲劳， 这是因为金属内部结构并 不均匀，从而造成应力传 递的不平衡，有的地方会 成为应力集中区。与此同 时，金属内部的缺陷处还 存在许多微小的裂纹。在 力的持续作用下，裂纹会 越来越大，材料中能够传 递应力部分越来越少，直 至剩余部分不能继续传递 负载时，金属构件就会全 部毁坏。
疲劳寿命预测和抗疲劳设计
10.1 概述 10.2 损伤容限分析中的损伤累积方法
10.3 耐久性设计概述
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疲劳寿命预测和抗疲劳设计
10.1 概述
疲劳导致的事故
2
斜拉索桥事故
委内瑞拉的Maracibo桥， 建于1960年，是世界著名 的预应力混凝土斜拉索桥， 由于桥索涂漆层经不住风 雨的侵蚀，在拉索的剧烈 振动下，192根的钢索中 有25根存在严重隐患， 1979年2月，一根拉索突 然疲劳断裂，造成桥体局 部坍塌，直接经济损失达 5000万美元；美国德克萨 斯州Fred Hartman桥1995 年建成，但由于风雨激振 致使100多个桥面端护筒 焊接开裂，出现疲劳裂纹。

第一章绪论一、可靠性研究的意义可靠性（reliability）是部件、元件、产品或系统完整性的最佳数量的一种度量。

指部件、元件、产品或系统在规定的环境下、规定的时间内、规定的条件下无故障地完成规定功能的概率。

可靠性这门学科，从其问题的提出到目前得到广泛应用，已有约60 年历史。

随着产品功能的完善，容量和参数的增大及向机、电一体化方向发展，致使产品的结构日趋复杂，使用条件日趋苛刻。

于是产品发生故障和失效的潜在可能性越来越大，可靠性问题日渐突出。

现代社会生活中不乏由于产品失效或发生故障而造成重大事故的实例，使企业乃至国家的形象受到影响；反之，也有很多因重视产品质量和可靠性，而获得巨大效益和良好声誉的典型。

正因为如此，世界各工业发达国家对其产品还规定了可靠性指标。

指标值的高低决定着产品的价格和销路的好坏，因而成为市场竞争的重要内容。

可靠性研究是建立在数理统计的假设检验基础上，到目前为止已经应用于很多工业场合。

可靠性研究对于产品质量控制有着重要的意义。

例如，可靠性可以应用于工艺过程中，使工艺性和可靠性达到最优的匹配。

根据可靠性的定义，某机床加工工序的可靠度是指机床在该工序规定的条件和规定的时间内加工零件合格的可靠程度，而工艺过程的可靠性是被加工零件合格的可靠程度；因此在生产中，要提高加工合格零件的数目，就要提高工艺过程的可靠性，也就是在工艺过程的设计中，选用加工工序可靠高的机床。

通常讲的可靠性包括可靠性技术和可靠性管理两个方面。

为了适应市场经济和科学技术的发展，提高产品质量，企业必须要加强可靠性管理和可靠性技术。

可靠性管理是从产品或系统的规划、设计、投入使用直至报废分析为止的一系列提高和保证可靠性实施的管理活动。

可靠性管理的宗旨是为了最大可能地实现产品或系统的功能。

产品质量是指产品满足社会和用户要求的程度，它包括外观、性能、可靠性、寿命、经济性、安全性和维修性等。

质量管理是为了保证和提高产品质量，运用一整套质量管理体系、手段和方法所进行的系统管理活动。

疲劳可靠性设计范文一、疲劳失效机理疲劳失效是指材料或结构在应力循环加载下，经过一定次数的应力循环后，产生裂纹并逐渐扩展，最终导致失效。

疲劳失效机理包括以下几个方面：1.应力集中：结构中存在应力集中的区域，如孔洞、焊接接头、螺纹等，在应力循环加载下容易产生裂纹。

2.微结构特征：材料的晶粒大小、晶界、夹杂物等微观结构特征对疲劳性能有很大影响，不同的微结构对疲劳强度和寿命有不同的影响。

3.外形尺寸：结构的形状和尺寸对疲劳性能起到重要作用。

例如，较小的尺寸会导致应力集中和应力梯度增大，从而加速裂纹扩展。

二、疲劳可靠性设计方法1.材料选择：选择适合的材料是疲劳可靠性设计的首要任务。

材料的化学成分、力学性能、耐腐蚀性等都会直接影响产品的疲劳性能。

2.结构优化：通过结构优化设计，减少应力集中区域，改善结构的刚度和强度分布，提高结构的疲劳寿命。

3.加工和制造工艺：合理的加工和制造工艺能够提高材料的疲劳性能。

采用适当的热处理、成形工艺和表面处理工艺可以改善材料的晶粒结构和表面强化层，提高疲劳寿命。

4.载荷分析：通过对产品的实际工作环境和使用条件进行载荷分析，了解疲劳载荷的大小、频率和形式，确定产品的设计载荷范围，从而进行疲劳可靠性设计。

5.寿命预测：通过疲劳试验和寿命分析，预测产品在特定工况下的疲劳寿命，为产品的设计提供合理的参考依据。

三、疲劳可靠性设计实施步骤1.确定设计目标：明确产品的使用要求和设计目标，包括使用寿命、可靠性要求等。

2.材料选择：根据产品的工作条件，选择适合的材料。

考虑材料的力学性能、化学成分、抗腐蚀性能等因素。

3.结构分析：进行结构分析，通过有限元分析等方法评估结构的强度和刚度，确定结构的应力分布和应力集中位置。

4.疲劳载荷分析：根据产品的实际工作条件，进行载荷分析，确定疲劳载荷的大小、频率和形式。

5.疲劳寿命预测：采用试验和寿命预测模型，对产品进行疲劳寿命预测，评估产品是否满足设计要求。

6.结构优化设计：根据疲劳载荷分析和寿命预测结果，进行结构优化设计，改善结构的疲劳安全系数和疲劳寿命。

摩托车车架疲劳试验装置沈无惧摘要：车架疲劳强度试验，是把车架这一特定的部件从整车系统中分离出来，在台架上进行疲劳强度试验，优点在于：试验方便，成本低；能精确、直观地反映车架的结构设计水平、材料和焊接工艺质量水平；可与项目的开发工作同时进行，大大缩短了产品的开发周期和新品上市时间，降低了开发风险。

关键词：摩托车车架疲劳强度试验设备试验方法Abstract: Frame fatigue strength test is to take down the frame from the complete motorcycle system and conduct the fatigue strength test on the test bench, the merit of which is easy testing, lower costing and accurately and visually reflecting the level of frame structure design,materials and welding quality .The test can go simultaneously with the product development, so that the cycle of product development and offering will be shortened, thus reducing the development risk.Key words: Motorcycle Frame Fatigue strength Test equipment Testing method目的和意义摩托车车架主要损坏形式是疲劳破坏, 一般先在局部区域产生裂纹, 然后裂纹扩展导致断裂, 给人身安全带来严重威胁。

摩托车车架的疲劳强度是评价摩托车可靠性的重要因素之一, 疲劳试验是评价车架疲劳强度的主要方法。

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中国机械工程第 15 卷第 23 期 2004 年 12 月上半月
01078)
S
- 01995 ult
。
对于尺寸修正系数 C2 , 当元件受轴向载荷 时 , C2 = 1 ,当元件受弯曲 / 扭转载荷时 , C2 与元 件 的 截 面 形 状 有 关 : 圆 截 面 为 C2 = ( d/ 7162) - 0. 1133 , 矩 形 截 面 为 C2 = 01872 (01001 bh) - 0105665 。
不同载荷条件下 C3 的计算公式如下 :弯曲载 荷为 C3 = (1 ,0) , 轴 向 载 荷 为 C3 = 01774 (1 , 01164) ,扭转载荷为 C3 = 01585 (1 ,01123) 。
准偏差 ,从而可以确定其失效概率 。
机构在结构上的可靠程度 , 主要取决于应力
与强度之间的“干涉”情况[3 ,4] 。将应力与强度视
为随机变量 ,如果应力和强度这两个随机变量互
为独立 (大多数情况下符合实际) , 则基于可靠性
的随机变量优化问题的一般形式为
max
∫ f ( X) = R =
1 2π
5g 5 Xi
2
σ2
μ 1
,μ2
,
…,μn
Xi
(6)
式中 ,μY 、σ2Y 分别为 Y 的均值和标准差 。
定义标准正态变量
z
=
gj - gj σgj
(7)
式中 , gj 为 gj 的均值 ;σgj 为 gj 的标准差 。

学位论文研究文献综述报告（2011版）工程领域：系统安全与可靠性工程研究方向：液压机械装置可靠性研究学生姓名：指导教师：完成日期：2012-3-311英文摘要和关键词摘要：自20世纪20年代以来，结构可靠性理论和应用的研究已取得了重大进展。

许多国家开始研究在结构设计规范中的应用。

本文从结构可靠性基本理论和方法、结构体系可靠度、结构可靠度的Monte-Carlo模拟方法、结构承载能力与正常使用极限状态可靠度等方面，分三部分对结构可靠性理论和应用国内外研究的现状进行了概括性总结。

分析了工程结构可靠性理论的发展现状，介绍了结构可靠性设计的发展趋势，从而对可靠性技术在机械领域的应用和发展有一个全面的、客观的认识。

关键词：工程结构可靠性理论发展Abstract：Great progress has been achieved in the research of structural reliability theories and its applications since 1920s. Many countries in the world have started trying to revise structural design codes or specification based on reliability theory. In this article we can divide the theory into the following aspects: the fundamental theories and approaches of structural reliability, structural system reliability, Monte-Carlo modeling in structural reliability analysis, a ultimate and serviceability limit state reliability. These aspects are discussed in three parts. The paper analyses the current and future development of project structure reliability theory, and thus gets a comprehensive and objective understanding of the application and development of the reliability theory in the mechanical field.Key word：structural reliability, reliability theory, development2 研究方向阅读文献的概述由于论文选题的方向为液压机械装置可靠性设计研究方向，所以文献检索主要针对机械产品可靠性方面，应用检索的主题词为：机械可靠性设计，机械可靠性分析、结构可靠性综述等，检索到各种有关机械可靠性文献数量大约18篇。