《結構系統失效路徑統計規律及可靠性巨觀分析》是依託東北大學，由吳寧祥擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：結構系統失效路徑統計規律及可靠性巨觀分析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳寧祥
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
結構系統可靠性問題的難點主要在於問題規模大，系統的失效是一個漸變、多狀態過程，失效路徑難以確定，系統中元件之間、失效模式之間都存在相關性。目前系統可靠性的分析往往歸結為數學問題，計算過程非常繁雜，並且難以得到精確解，套用價值不大。.本項目基於連續體斷裂失效分析中不關注裂紋擴展細節這一事實,提出在結構系統失效分析中，從能量轉化角度，對失效路徑進行巨觀描述，從而使不同細節的失效路徑具有可比性。在此基礎上，鑒於失效路徑的走向取決於少部分主要元件的認識，研究失效路徑走向和載荷作用方式之間的關係，得出統計意義上的失效方向。以此為原則，針對典型結構通過巨觀比較找出能體現載荷特點、有代表性的失效模式，並對基於這些失效模式得出的複雜結構系統可靠度的精度進行評估。.最後,分析失效路徑內部節點和各主要失效模式之間相關性的作用機理，建立結構可靠性系統層相關失效分析模型，克服相關係數難以描述非線性相關的不足。
結題摘要
項目以典型航空結構的共線多孔邊多位置損傷問題和6桿一次超靜定桁架結構為研究對象，展開結構系統可靠性的實驗和理論研究。完成了含主裂紋和不含主裂紋兩種形式多位置損傷情況、總計11個試樣的剩餘強度和失效路徑演化實驗，實驗結果表明不同試樣失效路徑各不相同，含主節點試樣結構最終從主裂紋處貫通，主節點作用明顯。試樣存在兩個主節點，最終哪一個主節點起作用，取決於次節點的影響。對於某一特定試樣來說，次節點的影響作用難以預測，然而所有試樣的疲勞壽命穩定在一定範圍內，說明通過機率的方法從巨觀上對這種影響作用進行描述是可行的。建立了該多位置損傷結構剩餘強度預測的機率模型，當剩餘強度不太小時，預測值均值要比Swift準則預測結果更接近實測值。進一步研究了該載荷共享並聯繫統中失效路徑和載荷之間的關係，按等應力原則進行失效路徑發展過程中結構內力的重新分配，基於系統層相關失效原理，採用Monte Carlo方法得到結構的失效機率預測數據，該方法改善了按淨截面屈服預測結構剩餘強度誤差較大的問題，預測誤差在10％左右。針對6桿一次超靜定結構，以桿件依次斷裂為失效模式，探討了結構系統中有失效路徑演化時的能量關係，推得應變能釋放率和載荷平方以及單位裂紋造成的柔度改變成正比，根據不同元件對結構柔度影響作用的顯著性可區分主、次節點。
