受内压航空管道弯曲疲劳可靠性

作者:沈兴铿; 王光强; 杨婧; 员婉莹; 杨宏伟; 张屹尚; 戴瑛*; 贺鹏飞
来源:同济大学学报(自然科学版), 2023, 51(01): 108-116.

摘要

引入结合Kriging代理模型法和Monte Carlo抽样法的主动学习可靠性分析方法(AK-MCS),以管道尺寸、作用载荷以及管材属性为基本随机变量,对受内压悬臂管道在给定工况(即28 MPa内压,自由端5.06 mm纵向位移循环载荷)下的疲劳寿命进行可靠性分析。首先根据管道三点弯曲疲劳试验结果,通过线性回归分析建立管道的Manson-Coffin疲劳寿命模型,而后采用AK-MCS方法获得管道的疲劳寿命-失效概率/可靠度曲线,为内压管道的工程应用提供了基于概率的寿命预测结果。根据该曲线进而得到管道的疲劳寿命频数直方图,发现弯曲疲劳寿命总体上呈正态分布。此外,通过与Monte Carlo方法的比较,证实了AK-MCS方法在保证受内压航空管道弯曲疲劳可靠性分析精度的同时,还大大降低了计算量。