Paris公式中材料参数的统计特性分析

2008全国6】唐国金，宋先村，袁杰红一种表面裂纹高温断裂韧性测试方法实验力学，)：526531【27】崔振源等编著断裂韧性测试原理和方法上海科学技术出版社，1980，80【28of Nb at 008，0)：2536永亮1 崔洪斌1 张杰1 王长利2(1哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨150001)(2哈尔滨工业大学分析测试中心，哈尔滨150006)摘要：采用国标中规定的紧凑拉伸试件，进行某高强钢疲劳裂纹扩展速率试验。通过七点递增多项式法处理试验数据，利用到材料参数据试验结果并参照相关文献，确定出材料参数概率分布的特征值，为进行可靠性分析提供基本数据。关键词：疲劳裂纹扩展；料参数；统计分布中图分类号： 文献标识码：A 文章编号a 50001，2 50006)he T)he as m of aw to of to m a he aw；是工程构件损伤容限分析的重要依据。材料的内在分散性、试验载荷、试件几何尺寸、疲劳裂纹扩展的分散性。因此采用概率和统计的方法对疲劳裂纹扩展特性进行分析和研究对疲劳评估有重要意义。能满足一般工程结构的疲劳评估计算要求，是最常用的疲劳裂纹扩展速率公式。本文通过某种高强度钢的疲劳裂纹扩展速率试验，研究了进行可靠性分析提供基本数据，对于其他材料的疲劳断裂可靠性研究有一定的借鉴意义。1试验条件与方法试验试样选择为紧凑拉伸C(T)试样。规格为：W=50=12始切口长度0口采用线切割而成。试验用C(T)试样详细尺寸和工艺要求环境的小差异及测量误差等都会引起图l C(T)试样图 验控制软件为2。用3C20位移规测量C(T)试样加载线一侧端面的裂纹嘴张开位移。根据规范方法预制裂纹，预制裂纹长度约24细试验过程依照国标进行【l】。采用恒幅试验。2、3、4组试件各3件，试验载荷分别为8力比为，频率为10荷波为正弦波，载荷误差控制在O15组共6件试件为同种材料早期试验提取数据。试验有效试件共计15件。2试验结果处理和分析根据属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法中推荐的七点递增多项式法处理试验数据。一竺=C( (1)烈式中，lg(C+K) (2)上式说明在双对数坐标里，用线性回归即可求出据七点递增多项式拟合出K，在双对数坐标系下的数据点比较如图2。由图中可以看出，不管是在同一级载荷作用下，还是不同级别载荷作用下，实验数据都具有一定的分散性。并且，以疲劳裂纹扩展速率不能由某一级载荷下的数据点确定。取大中小三级载荷可以避免裂纹扩展途径过于类似，防止测量数据点过于集中，从而可以更好地分析和研究疲劳裂纹扩展速率的统计规律。当验数据点分散严重，若把试验数据整段拟合，误差较大。为此，以0为拐点把试验数据分为两段，时为第一段，丛大于30时为第二段，第二段拟合结果如表1。是确定材料参数可进行一定概率水平下的疲劳可靠性分析。方华灿、陈国明等人对多种海洋石油用钢材料参数进行了大量试验和统计分析，得出当数l；任玉珊、李少甫和陈裕等则采用】【4】；周昌玉则考虑到参数正态联合密度函数研究了某材料参数的统计特性【5】。综合以上方法，我们采用下述两种途径研究材料参数的统计特性。(1)参量为参数数种方法可确定材料参数的分布范围。(2)参量量参数对数正态分布研究参数种方法可以计算一定概率水平下的结构疲劳可靠性。一0001 U目目00001665775(_)=一8859100 15 20 25 30 35 of 图3材料参数 da阻 参量1参量(舣)册改为下述形式：“o(等式中，均为常数。则有C=)两边取对数后得：1912材料参数的统计分布根据表1的试验数据可以计算拟合的材料参数数样方差：i=蓑m。观3粥2击善15帆一m)2=0082766(3)(4)(5)子样标准差： 87691则参数伽)=138666一酱】(6)根据文献【9】，对正态分布进行d。707d(15,0,05)04，接受。根据正态分布的“3仃原则，可知，4711，31973)内的概率为9974。参量表1的试验数据为例，利用最小二乘法线性回归可以得到=一16828 866。由相关系数R2=o9926可知，试验结果很好地证明了理论的正确性。根据前面的参量342时，根据相关性，此时72146，贝101 1值对应的0111023抛 (7)32参量量19式(2)可得2008全国lg(daK) (8)为了得到当参量9把每个试件单独处理，对每个数据点计算所得到的其均值作为该试件参数后把每个试件得到的这15组数据作正态分布处理，分布结果即可作为最终的材料参数。 当m=23342时，对每一个试件到的每个试件的x=参数；：三芦玉：16259子样方差：表2参量he 15；)2=。002852425子样标准差： s=O053408 1则拟合19)筹】 (9)Kd。=01204d(帆o)=o304，接受。根据正态分布的“3仃原则可知，7376483，一7056034)4。当取均值7216259时，对应0777 (丛)2334 (10)与用相关性确定的均值)式的结果差别很小。当取下限7376483时，对应的=42026(必)23342 (11)。当取上限7056034时，对应的=8789510一S(3342 (12)蜊对于第一段数据，即从小于30合得到的参数f(m)=02357813)2008全国=一14743 595均值对应的=388470(必)3删一段数据拟合结果仅供参考。(14)(15)4结论(1)试验结果证明，疲劳裂纹扩展速率具有一定的分散性。并且，2)疲劳裂纹扩展的分散性符合一定的统计分布规律。拟合参数参数数3)当材料参数数利用参数行有关结构疲劳可靠性方面的研究。参考文献【l】金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法(6398_2000)【S】 【2】方华灿，陈国明模糊概率断裂力学【M】东营：石油大学出版社，1999【3】任玉珊，李少甫桥梁钢疲劳断裂性能比较研究和统计分析【J】钢结构，2003，18(4)：2931【4】陈裕，王铁军，程光许焊接接头低周疲劳裂纹扩展的统计分析与可靠性最弱环模型【J】应用力学学报，1999，16(3)；395】周昌玉疲劳裂纹扩展速率的统计分析及疲劳寿命的概率预测【J】南京化工大学学报， 1999，21(1)：5860【6】E to in of 2000，22：2297】刘嫒，吕运冰，黄婧疲劳裂纹扩展公式中材料常数的统计相关性及疲劳扩展寿命预测【J】武汉理工大学学报，2004，28(6)：870872【8】高镇同疲劳应用统计学【M】北京：国防工业出版社，1986素珍，冯敬海数理统计学川大连：大连理工大学出版社，2005431曲先强， 马永亮， 崔洪斌， 张杰， 王长利作者单位： 曲先强,马永亮,崔洪斌,张杰(哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨 150001)， 王长利(哈尔滨工业大学分析测试中心，哈尔滨 150006)相似文献(10条)劳裂纹扩展规律压力容器2006,23(12)介绍了疲劳裂纹扩展规律体描述了不同的修正形式及其主要特征,于神经网络的疲劳裂纹扩展率的初步估算 7(4)采用基于神经网络的方法对压力容器疲劳裂纹扩展公式(于钢结构2004,19(1)根据(出了基于工程实例的计算表明,导出的公式适合(珉 在役压力容器容限分析 2001本文是甘肃省劳动厅资助项目“在役压力容器容限分析”的一部分。本文在下面几方面作了研究并取得成果：（1）首先回顾和总结了在役压力容器缺陷评定和容限分析的发展现状，并主要对失效评定图、概率方法、智能方法（尤其人工神经网络方法）、疲劳工程评定方法新进展进行了综述。并且对今后的发展方向做出展望。（2）针对工程上常见的破坏性极大的压力容器的疲劳问题，由于其数据的分散性，目前的计算寿命很保守。本文提出了一个适于压力容器的弹塑性疲劳裂纹扩展率计算公式，该公式采用弹塑性分离的形式，主要适用于过公式的验证，说明该公式的其合理性，并给出了便于应用的工程计算方法。（3）目前工程上广泛应用般来说达到减少实验次数，充分利用已有数据和节省时间的目的。力容器低周疲劳裂纹扩展率的工程计算方法 7(3)针对工程上常见的破坏性极大的压力容器的疲劳问题,明该公式的合理性,型储罐用12压力容器2008,25(4)试验过程中记录的各组数据进行处理,纹扩展速率曲线拟合方法的比较研究 2008本文采用标准紧凑拉伸试件进行了疲劳裂纹扩展速率试验，使用割线法、修正割线法、递增多项式法和从拟合度和计算结果的安全程度两个方面对各种方法进行了分析比较。结果表明：修正割线法、递增多项式法和且这些方法所得到的裂力学法研究多轴疲劳裂纹扩展的速度 然科学版）2008,21(6)若对裂尖附近的单轴应力场应用叠加原理,则可合成多轴裂尖应力场分布;由裂尖处材料微元体在合应力下的破坏应当服从第四强度理论,则导出多轴作用下的等效应力强度因子;借用导出了一个多轴疲劳裂纹扩展速度的等效公式;6强度与环境2002,29(3)严格按照64716了描述疲劳裂纹扩展统计特性规律,用了含双随机变量的劼 16005压力容器使用条件复杂，一旦发生泄漏和爆炸事故，将会造成严重的环境污染并危害人身安全，而压力容器事故的主要原因是疲劳裂纹扩展引起的断裂失效。16我国最常用的压力容器用钢之一。深入研究16有十分重要的意义。 目前预测疲劳裂纹扩展的方法主要是以准确计算疲劳寿命。损伤力学的发展为解决疲劳裂纹扩展提供了有效的途径，国内外较多学者开展了研究。过裂尖区的循环塑性应力应变响应计算疲劳损伤，由此确定疲劳裂纹扩展速率。本文采用根据16立了16