起重機械疲勞斷裂可靠性分析的新進展
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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典算法的基礎上，結合新的數學理論方法，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、基于神經網絡的可靠性模型、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變疲勞町靠性模型。
關鍵詞：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
據統計…：大多數機械結構在其服役期間往
往承受交變載荷，疲勞斷裂失效成為其主要失效
模式，占機械機構失效總數的80％一90％。我國
目前尚沒有對疲勞破壞問題做過全面調查，但國
內起重機械的使用壽命往往比發達國家低，存在
的問題也更為嚴重。鋼結構作為起重機械承受載
荷的部件，在循環往復的交變載荷作用下，都可
能發生裂紋萌生、擴展，并導致突然斷裂的破壞。
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，在前人工作的基礎上，國內外研究
者都在努力尋求改進傳統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
斷裂可靠性分析領域中，為實際工程應用提供了
一系列新的估算方法，從而逐步形成了隨機有限
元法、基于神經網絡的可靠性模型、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年發展起來的一種工程
數值計算方法，由于它考慮了隨機參數的影響。
已被廣泛應用于計算結構的可靠度、動力問題、
復合材料力學及非線性問題等心]，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
機械構件總是受許多不確定性因素的影響，局部
應力應變相應是隨機的，隨機有限元法是隨機結
構分析有力的T具。
2．1 隨機有限元法結構可靠度算法
設功能函數為：Z(X)=g(戈。，石：，…，茗。)，式
中：戈。，戈：，…，戈。為相互獨立的正態隨機變量。
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，則功能函數變為：Z(，，)=
g(y。，Y：，…，Y。)。則可靠度指標盧∞1是在極限狀態
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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