概率断裂力学和可靠性PDF电子书下载

第一章 断裂敏感结构的有关材料可靠性概率研究 1

1.1 概论 1

1.1.1 引言 1

1.1.2 一般的可靠性概念 2

1.1.3 疲劳可靠性模式的回顾 3

1.1.4 危险率概率 11

1.2 P-S-N 分析 12

1.2.1 引论 12

1.2.2 P-S-N 曲线 12

1.2.3 失效循环数取决于构件初始强度时的可靠性 12

1.2.4 时变应力强度 14

1.2.5 进一步的讨论 14

1.3.2 随机裂纹扩展 16

1.3.1 引言 16

1.3 随机裂纹扩展 16

1.3.3 显著较弱点随机裂纹扩展 19

1.4 研究疲劳失效的微机制方法 20

1.4.1 引言 20

1.4.2 微机制学的基本概念 20

1.4.3 疲劳裂纹起始 22

1.4.4 疲劳裂纹扩展 23

1.4.5 疲劳裂纹实验研究 25

1.4.6 理论与实验结果的比较 26

1.5 基于概率微机制的疲劳可靠性规律 27

1.5.1 引言 27

1.5.2 微机制疲劳可靠性关系式 27

1.5.3 疲劳可靠性规律的实验研究 28

1.6 结论 33

2.1 引言 34

2.2 基本假设 34

第二章 飞机结构的概率损伤容限分析 34

2.3 载荷谱 35

2.3.1 载荷与环境的规范 35

2.3.2 使用中载荷谱的采集 36

2.3.3 载荷顺序、截取 38

2.3.4 分散性考虑 38

2.4 应力和应力强度分析 39

2.4.2 结构模型 39

2.4.2 可用的手册和文献结果 42

2.4.3 剩余强度、接触应力、摩擦力的影响 43

2.5.2 质量控制 45

2.5.3 当量初始裂纹尺寸 45

2.5.1 缺陷分布 45

2.5 缺陷 45

2.5.4 美军损伤容限要求 48

2.6 裂纹扩展 49

2.6.1 等幅裂纹扩展速率 49

2.6.2 变幅裂纹扩展速率 51

2.6.3 裂纹扩展速率的变异性 52

2.6.4 预计疲劳裂纹扩展 53

2.6.5 裂纹增长的随机模型 56

2.7 断裂力学与剩余强度 64

2.7.1 材料特性 64

2.7.2 线弹性断裂力学 66

2.7.3 非线性断裂力学 68

2.7.4 断裂韧性的分散性 70

2.7.5 破坏概率 72

2.8 使用寿命期内的检查 74

2.8.1 损伤源及检查方法 74

2.8.2 无损检测方法的裂纹检出概率 75

2.8.3 间隔长度 77

2.8.4 美国军用损伤容限要求 78

2.8.5 多次检查后裂纹尺寸分布 79

2.9 结构安全性 82

2.9.1 关于美国空军损伤容限要求的讨论 82

2.9.2 结构的剩余强度 84

2.9.3 安全性分析 85

2.9.4 数值例子 86

2.10 结论 92

第三章 飞机结构可靠性和危险性分析 94

3.1.1 可靠性概念 95

3.1 引言 95

3.2 可靠性和危险性基础数学 97

3.2.1 具有不同危险率的混合总体 98

3.3 结构破坏的物理情况 100

3.3.1 载荷作用 100

3.3.2 结构特性 101

3.4 模拟真实结构情况的统计数学模型 103

3.5 无检查可靠性-安全寿命情况 106

3.5.1 静极限载荷破坏的危险率 106

3.5.2 考虑强度降低的破坏危险率 107

3.5.3 危险分类 108

3.5.4 平均瞬时危险率 110

3.5.5 强度-时间曲线的截除 110

3.5.6 含初始裂纹的结构 112

3.6 可检结构的破坏危险率 113

3.5.7 含有多破坏模式和部位的结构 113

3.7.1 安全寿命情况-超高强度材料 115

3.7 举例 115

3.7.2 用检查保证安全性的情况：典型的铝合金材料 116

3.8 可接受的危险率 119

3.9 可靠性估算的可靠性 120

3.9.1 与H抽样有关的置信区间 120

3.9.2 与抽样σ108H有关的置信域 121

3.9.3 与Uo抽样有关的置信区间 121

3.9.4 与载荷谱外推有关的置信度 122

3.9.5 与用检查保证安全的结构有关的置信度 122

3.10 一般讨论 122

第四章 用于飞机结构的随机裂纹扩展模型 124

4.1 引言 124

4.2.1 随机裂纹扩展模型 125

4.2 疲劳裂纹扩展的随机模型 125

4.2.2 含紧固件孔试件的疲劳裂纹扩展数据 126

4.2.3 对数正态裂纹扩展速度模型和分析方法 127

4.2.4 对数正态随机过程模型 131

4.2.5 对数正态白噪声模型 132

4.2.6 对数正态随机变量模型 132

4.2.7 与实验室试验结果的关系 134

4.3 二次矩近似法 138

4.3.1 w(t)的均值和标准差 139

4.3.2 威布尔近似法 140

4.3.3 伽码和其它近似法 141

4.3.4 二次矩近似法和实验室试验结果间的关系 142

4.4.1 最佳双曲正弦裂纹扩展速率函数 143

4.4 中心裂纹试件的疲劳裂纹扩展 143

4.4.2 随机模型和二次矩近似法 144

4.4.3 与实验室试验结果的关系 145

4.5 影响疲劳裂纹扩展概率预计值的因素 148

4.5.1 疲劳裂纹扩展分析方法 148

4.5.2 对每个试件取等量数据点 148

4.5.3 数据处理方法 149

4.6 结论和讨论 149

第五章 飞机结构的耐久性 152

5.1 引言 152

5.2 耐久性设计要求 153

5.2.1 分析要求 153

5.2.2 试验要求 153

5.3.2 经济寿命准则/指导方法 154

5.3.1 耐久性关键构件准则 154

5.3 耐久性分析准则 154

5.4 耐久性分析方法 156

5.4.1 一般描述 156

5.4.2 假设和限制 159

5.4.3 原始疲劳质量模型(IFQ模型) 159

5.4.4 耐久性分析步骤 162

5.5 耐久性分析实施细节 163

5.5.1 EIFS分布 163

5.5.2 试验及断口观察指南 165

5.5.3 断口观察数据组合的概念 166

5.5.4 EIFS分布参数的确定 168

5.5.5 参数β的统计标定 176

5.5.6 裂纹超越概率 177

5.6.1 战斗机机翼下蒙皮 179

5.5.7 表示耐久性分析结果的格式 179

5.6 耐久性分析验证 179

5.6.2 轰炸机载荷谱作用下的复杂拼接试样 185

5.7 耐久性分析的“确定性方法”与“概率方法”的比较 190

5.7.1 确定性的裂纹扩展方法 190

5.7.2 概率方法 190

5.7.3 概念上的比较 191

5.7.4 结论 192

5.8 归纳及结论性评述 193

第六章 加压水反应堆容器的可靠性 194

6.1 引言 194

6.2 压力容器破坏统计 196

6.2.2 非核容器 197

6.2.1 核主管路 197

6.3 一般物理模型 198

6.3.1 裂纹--起始、发现及修理 202

6.3.2 材料韧性和破坏机理 203

6.3.3 疲劳裂纹扩展 206

6.3.4 瞬时加载 208

6.4 数学公式 208

6.4.1 破坏积分的一般表示法 210

6.4.2 确定的裂纹扩展 212

6.4.3 预载的影响：“冷水试验” 214

6.5 物理量的分布函数 215

6.5.1 初始裂纹尺寸分布函数 215

6.5.2 断裂韧性和流动应力 218

6.5.3 疲劳裂纹扩展和传递函数 219

6.6.1 美国和欧洲轻水反应堆压力容器计算 220

6.6 应用 220

6.6.2 结果和结论的评述 221

6.7 结论 228

第七章 概率断裂力学应用于核工业中的反应堆压力容器、主冷却液管道和钢外壳 233

7.1 引言 233

7.2 反应堆压力容器 233

7.2.1 反应堆压力容器脆性断裂 234

7.2.2 缺陷分布 235

7.2.3 检查和试验的影响 236

7.2.4 结果 237

7.3 主冷却液管道 237

7.3.1 主冷却液管道的渗漏 237

7.3.2 缺陷在焊缝中的分布模型 238

7.3.3 振动的影响 239

7.4 钢外壳 240

7.4.1 双判据方法 241

7.4.2 材料特性的分布 241

7.4.3 缺陷尺寸的分布 243

7.4.4 结果 245

7.5 结论 248

第八章 概率断裂力学的数值方法 249

8.1 引言 249

8.2 输入数据的处理 249

8.2.1 曲线拟合 249

8.2.2 由不完全数据的外推 252

8.2.3 模型计算 255

8.3 计算破坏概率的数值方法 257

8.3.1 蒙特卡罗法 257

8.3.2 方差的减少 258

8.3.3 对PFM的应用 263

8.4 近似法 266

8.4.1 基本思路 266

8.4.2 非线性函数g和非正态分布 270

8.4.3 对PFM的应用 271

第九章 概率断裂力学 275

9.1 引言 275

9.2 一般讨论 277

9.2.1 背景 277

9.2.2 确定性的基础 277

9.3 PFM的统计基础 278

9.4 工程模型及PFM 279

9.5.1 讨论 280

9.5 数值方法 280

9.5.2 MC方法论 281

9.6 PFM应用例子 286

9.6.1 带有纯PFM型的SF的优化 286

9.6.2 纯PFM的破坏率预测 288

9.6.3 采用CPFM的可检构件的RFC 297

9.6.4 难以检查的涡轮轴内腔的CPFM 303

9.6.5 通用CPFM的先进计算机应用 305

9.7 结论意见 310

9.7.1 摘要 310

9.7.2 将来的考虑 311

9.7.3 结论 313

附录A 本书使用的度量单位 313

附录B 度量衡换算关系 314

参考文献 315