疲劳极限小样本评估方法

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1、万方数据第3l卷第3期2010年3月哈尔滨工程大学学报JournalofHarbinEngineeringUniversityV01．31№．3Mal"．2010doi：10．3969／j．issn．1006—7043．2010．03．011疲劳极限小样本评估方法张继旺1，鲁连涛1，张艳斌2，张卫华1(1．西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都610031；2．立命馆大学研究生院，日本滋贺县草津市5258577)摘要：为了能够以少量的疲劳实验数据推定均值s一Ⅳ曲线同时更好地评估材料疲劳极限

2、，提出了使用小样本数据评估疲劳极限的方法．基于JSME建议的小样本疲劳实验方法获得14个应力一寿命数据；假设在不同的寿命下疲劳强度的分布与寿命无关且近似相同．基于线性累积损伤原理，将s一Ⅳ曲线中折断点的应力数据等效换算为一组应力，根据换算后的应力值确定均值S-N曲线的最佳转折点寿命以后获得了均值Js一Ⅳ曲线和疲劳极限的分布．疲劳极限的评估结果表明，所提方法的评估结果与JSME建议的方法相比具有更高的置信度，因此该方法能更好地对小样本数据下的疲劳极限进行评估．关键词：疲劳极限；小样本；疲劳强度；均

3、值s．Ⅳ曲线中图分类号：0346．1文献标识码：A文章编号：1006-7043(2010)03-0336-04EvaluatingfatiguelimitswithsmalldatasamplesZHANGJi—wan91，LULian．ta01，ZHANGYan—bin2，ZHANGWei．hual(1．StateKeyLaboratoryofTractionPower，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China；2．GraduateScho

4、olofScienceandEngineering，RistumeikanUniversity，Kusastu5258577，Japan)Abstract：InordertoevaluatethemeanS—Ncurvesandfatiguelimitsofmaterials．anevaluationmethodbasedonsmalldatasampleswasproposed．LimiteddataofstressVS．1ifewasobtainedfrom14specimens，using

5、measure—mentmethodsproposedbytheJapaneseSocietyofMechanicalEngineers(JSME)．Thenewmethodproposedbytheauthorsusesthelineartheoryofcumulativedamageandassumesthatthedistributionoffatiguestrengthisirrel-evanttofatiguelife，andapproximatelyidenticalatdiffer

6、entnumbersofcycles．ThedataatthebreakoffpointfromtheIs—Ncurvesweretransformedintoonesetofstress．TheoptimalvalueofNc，attheturningpointoftheinclinedlineandthehorizontallinewasdecidedaccordingtotheconvenedstress．ThemeanS-Ncurveandthedistributionoffatigue

7、limitscouldthenbeobtained．Theresultsoffatiguelimitevaluationusingthemethodproposedinthispa—perhadhigherconfidencelevelsthanthosebasedontheJSMEmethod．Theproposedmethodforsmallsampledatasetsimprovedevaluationsoffatiguelimits．Keywords：fatiguelimit；small

8、sample；fatiguestrength；meanS—Ncurves．Ⅳ曲线水平部，即疲劳极限是结构零部件疲劳强度设计的基准．而5一Ⅳ曲线倾斜部是考虑结构零部件出现过载或其他损伤后进行疲劳寿命预测时的依据．通常，疲劳实验获得的S一』v数据分散性较大，需对其分散性进行统计评估，而统计评估需要大量的实验数据．可是，对于实际大型构件，如铁路车收稿日期：2008．12一lO．基金项目：国家自然科学基金资助项目(50671086)；国家973计划基金资助项目(2007C714705)；国家重点实验室自