基于两参数Weibull分布的概率疲劳S-N曲线模型.pdf

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第51卷第20期
机械工程学报
Vo.51No.20
2015年10
JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
Oct
2015
DOI:10.3901JME.2015.20.208
基于两参数 Weibull分布的概率疲劳S-N曲线模型
赵永翔梁红琴
(西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031)
摘要:发展了基于两参数 Weibull 4分布的概率疲劳SN曲线模型及构建方法,用于描述随机滚动接触疲劳应力幅-寿命关系。
除考虑数据分散性的统计分布规律外,模型还考虑样本数量相关的寿命置信度预测效应,引入最小正态寿命的置信下限评
价。 Weibull分布的尺度参数和形状参数,寿命置信度评估参数,以及概率S-N曲线的指数,全部由试验数据来确定
G2 Ocrni2Mo轴承钢的滚动接触疲劳试验数据的分析证实所提出方法的可应用性。并且证实该滚动接触疲劳寿命的分布规
律,宜采用包括 Weibull分布在内的有偏统计模型来描述。
关键词:疲劳;可靠性: Weibull A分布
中图分类号:TH114;0346;TB114
Modeling of the Probabilistic Fatigue S-N Curves Using
the Ttwo Parameter Weibull Distribution
ZHAO Yongxiang LIANG Hongqin
State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031)
Abstract: Modeling and construction method of the probabilistic fatigue S- curves are developed using the two parameter Weibull
distribution for describing random rolling contact fatigue stress amplitude-life relations. Except for the statistical distributed
regularities of the random relations a least norm life confidence bound assessment is incorporated into the modeling for considering
risk effect related to limited sampling size. The scale and shape parameters of the distribution, the statistical parameter for the
confidence assessment, and the exponents of the S-N curves are all determined by the test data set. Applicability of the present
method has been well verified by treating the rolling contact fatigue test S-M data of G20CRNIMO bearing steel. In addition, a skew
statistical model is proved to be suitable for characterizing the statistical distributed regularities of the rolling contact fatigue life data.
Key words: fatigue; reliability; Weibull distribution
计模型,考虑分散性规律和误差风险,确定存活概
0前
率(Pの、置信度(の相关的S-N关系模型,通常称之
为概率疲劳P-C-S-N曲线。大量的试验统计分析表
在疲劳可靠性分析中,一般应用对数正态分布明,上述概率曲线模型主要适用于应力疲劳领域。
来描述较高应力幅(S水平、中短寿命(<107 cycles
在滚动接触疲劳领域, Weibull分布被认为更适
范围的疲劳寿命(M),建立材料及结构的概率疲劳合用来描述疲劳寿命的统计特征。 TALLIAN89较
s-N曲线:进而结合累积损伤规则,实现变幅及应早证实了 Weibull 2分布是描述滚动接触疲劳寿命的
力谱下的疲劳可靠性寿命预测与可靠度评价。概率良好统计分布, BRUNETTI等1也先后应用
曲线的构建主要基于定性的SN关系模型(如 Weibull分布开展了若干滚动接触疲劳试验及模拟
Basquin方程叫、三参数方程和 Langer方程时
数据的分析。但现有工作一般局限于-定试验接触
采用常规法或极大似然法5?建立应力水平相关应力幅Sa)水平下的单组疲劳寿命数据ド1リ,要应用
的分组寿命数据或全体寿命数据的正态型可靠性统于変幅及应力谱下的分析评价,尚需要发展考虑
S-NV关系的概率疲劳S-N曲线模型。 SHIIMILZU
等叫以存活概率0.9下的寿命为基础,建立了确定
20o0省料技支淳计k212GX02铁道部科技研 Weibull分布位置参数、尺度参数与Sa的关系式,
究开发计划(2012G00-1?和牵引动力国家重点实验(2012TPL-T02)
但形状参数采用预定方法,难以客观反映试验Sc-N
资助项月。20141025收到初稿,20150419收到修改稿