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起重機械疲勞斷裂可靠性分析的新進展

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更新時間：2012-02-13
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起重機械疲勞斷裂可靠性分析的新進展
西南交通大學(xué)機械工程研究所鄭嚴程文明程躍
摘要：在疲勞斷裂町靠性經(jīng)典算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合新的數(shù)學(xué)理論方法，重點分析起重機械疲勞斷裂町靠
性分析的新方法和新模型。本文主要討論隨機有限無法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性模型、基于支持向量機的町靠
性模型、基于混合遺傳算法的可靠性模型和應(yīng)變疲勞町靠性模型。
關(guān)鍵詞：起重機械；疲勞斷裂；町靠性
Abstract：The paper uses amathematical method to analyze the new methods and the new models for reliability analy．
sjs of craDe
fatigue fracture，baqed OD the classical method．It also covelS stochastic finite element method．reliability
model based on neural network，reliability model based on support vector machines，reliability model based 013．hybrid ge-
netic algorithm and strain fatigue reliability model．
Keywords：crane；fatigue fracture；reliability
1 引言
據(jù)統(tǒng)計…：大多數(shù)機械結(jié)構(gòu)在其服役期間往
往承受交變載荷，疲勞斷裂失效成為其主要失效
模式，占機械機構(gòu)失效總數(shù)的80％一90％。我國
目前尚沒有對疲勞破壞問題做過全面調(diào)查，但國
內(nèi)起重機械的使用壽命往往比發(fā)達國家低，存在
的問題也更為嚴重。鋼結(jié)構(gòu)作為起重機械承受載
荷的部件，在循環(huán)往復(fù)的交變載荷作用下，都可
能發(fā)生裂紋萌生、擴展，并導(dǎo)致突然斷裂的破壞。
兇此，正確分析和評估起重機械疲勞斷裂可靠性
具有非常重要的意義。
近年來，在前人工作的基礎(chǔ)上，國內(nèi)外研究
者都在努力尋求改進傳統(tǒng)的概率可靠性分析方法。
把一些新的理論和新的方法引人到起重機械疲勞
斷裂可靠性分析領(lǐng)域中，為實際工程應(yīng)用提供了
一系列新的估算方法，從而逐步形成了隨機有限
元法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性模型、基于支持向
量機的可靠性模型、基于混合遺傳算法的可靠性
模型和應(yīng)變疲勞可靠性模型。
2隨機有限元法
隨機有限元法是近20年發(fā)展起來的一種工程
數(shù)值計算方法，由于它考慮了隨機參數(shù)的影響。
已被廣泛應(yīng)用于計算結(jié)構(gòu)的可靠度、動力問題、
復(fù)合材料力學(xué)及非線性問題等心]，近幾年也逐漸
運用在疲勞斷裂可靠性分析方面。實際中，起重
機械構(gòu)件總是受許多不確定性因素的影響，局部
應(yīng)力應(yīng)變相應(yīng)是隨機的，隨機有限元法是隨機結(jié)
構(gòu)分析有力的T具。
2．1 隨機有限元法結(jié)構(gòu)可靠度算法
設(shè)功能函數(shù)為：Z(X)=g(戈。，石：，…，茗。)，式
中：戈。，戈：，…，戈。為相互獨立的正態(tài)隨機變量。
令Yi=(zi一配武)／盯卵其中M小盯耐分別為
變量石。的均值和方差，則功能函數(shù)變?yōu)椋篫(，，)=
g(y。，Y：，…，Y。)。則可靠度指標盧∞1是在極限狀態(tài)
面Z(y)=0上距離原點的最短距離OY 。
盧=√y訂l，’，盧的求解采用迭代法，其計算
步驟如下：
(1)假定初始驗算點戈?值；
(2)求極限狀態(tài)方程的梯度
VZ c
E’，={籌，蓑，…，芳)； (3)求迭代點移動方向
a。=一VZ(F)／IIvz(K’)0；
(4)迭代公式為
EI。=(y a。 1『毛羞睪{南)ai； (5)計算可靠度指標口=~／y訂y ；...

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