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第36卷第1期
南京航
航天大学学报
01 36NO
2004年2月
urnal ofn an jing U niversity of A eronautics &A stronau tics
Feb 2004
复合材料的安全系数统计分析
刘克龙,姚卫星,余雄庆穆雪峰,薛飞,黄爱风
(南京航空航天人学航空宇航学院,南京,210016)
摘要:为了解决纤维增强树脂基复合材料( Fber-re info rced p lastics.FRP)结构设计中安个系数的収偵间题,本
文利用强度服从三参数 w cib ll分布,应力服从 Gum bel分布时复合材料结构安全系数/与可靠度之间的关系,
对一此常用的FRP的安全系数与可靠度之间的关系进行了统计分析。给出了几利常用类型复合材料在.不同
力变异系数和不同可靠度要求下的安全系数的统计収值范国,得到『应力变异系数为0.1,0.15和0.2时这些
FRP的交个系数分散带,対于应力变异系数不等于0.1,0.15和0.2的情況,可以采用文中方法进行具体分析或
进行插值计算,并得出了材料强度和应力的分散性对安全系数只有很大影啊的结论。这对于复合材料结构设计
有重要的参考价值。
关键词FRP;可靠度安全系数、统计分析
中图分类号:TB323:0213.2文献标识码A文章编号:1005-2615(2004)01-00220
Sta tistical Ana lysis on Safety Factor of Com posite Mater als
1. 1 Ke-long, YAO eix ing, YU X iong-ging, MU Xuefeng, XU/E Hei, HUA N( A if eng
Co llege of A ero space Engineering,
N an jing U nivcrsity of A cronau ics and A stronaul ics, N an jing 210016, Ch ina
Abstract In order to find p roper values of safety factor when design ing structures of fiber-re info rced
p lastics, the rela ton sh p s betw een safety factor and reliab ility of some fiber-reinfo rced p lastics are
sta tistically ana lyzed B ased on the re liab ility m odel in w h ich Gum bel distribution is used for the stress
and W ibu Il distribution w ith th ree pa ram eters fo r strength of com po site m aterials The scatter bound of
safe ty factor of FR P is p resented w hen the variation coefficient of the stress is 0. 1, 0. I5 or 0.2 and the
re liability is 0.99 or 0.999 9. For o ther variaton coefficients of the stress and the reliab ility, the safety
factor can be derived by using the diagram s A nd the safety facto r has som eth ing to do w ith variation
coefficien ts of the strength and the stress These data have an ipo rtant reference value fo r the
structure des ign of the compo site m ateria l
Key words: fiber"re in fo rced p la, reliability; safety factor, statist ical ana ly sis
先进复合材料,特别是纤维增强树脂基复合材构设计还不现实。
料( Fiber-re in fo rced p la st ics,FRP)作为结构材料,
飞行器结构设计采用设计载荷法。此法中需引
在航空航犬等领域得到了广泛的应用,并し在飞行入安全系数,主要是为了解决外载利结构强度的分
器的主承载部件上应用。在确保复合材料结构重量散性等叫题。工程金属材料由于具有很好的塑性.
尽可能经的同时,使其具有足够的强度可靠度显得且其性能具有较小的分散性,?而通常収交全系数
十分軍要。虽然结构可靠性理论已经得到了很人的f=1.5;FRP性能分散性较人,且几乎尢塑性,所
发展,但是目前按照叮靠性设计准则进行飞行器结以确定复合材料的安全系数应该从可靠性的观
基金项目:博:点基金(20020287022)资助项目
收稿日期:2002-12-03:修订日期:2003-02-17
作者简介:刘克龙,屴,倾土研究生,1979年4月生,Emai让 w yao@ nuaa cdu cn;姚卫星,男,教授,博士生导,1957
年1月生:余雄庆,男,教授,博上生导师,1965年5月生:穆雪峰,男、倾上研究生,1978年生:酵飞,男,倾上研究生,
1978年生:黄爱风,女,倾⊥研究生、1980年生。
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