壓力容器疲勞壽命的可靠性分析
石油化工設備壓力容器疲勞壽命的可靠性分析錢桂安，王茂廷，王蓮（遼寧石油化工大學機械工程學院，遼寧撫順113001）卡羅法抽樣計算了其中服從不同分布的隨機變量值，得出了在一定置信度和一定可靠性下的疲勞裂紋擴展壽命以及在-定使用壽命時結構的失效概率。比較了不同初始裂紋尺寸和斷裂韌度對疲勞壽命的影響。利用數(shù)值積分法編制了計算機程序。算例證明了此計算方法在疲勞壽命可靠性估計中的可應用性及其工程意義。
在壓力容器的使用過程中，經(jīng)常會存在表面裂紋。這些裂紋在疲勞載荷的作用下會繼續(xù)擴展，最后可能造成壓力容器的爆裂而引起事故。因此，確定壓力容器的疲勞壽命對其安全運行有重要的現(xiàn)實意義。但影響容器疲勞壽命的絕大部分因素都存在著不可確定性。因此，以定值法為基礎的容器設計分析方法己無法全面正確地反映這些不確定性。文中以概率論為基礎，對壓力容器的疲勞壽命進行可靠性分析。
1理論分析1.1基本公式在恒幅載荷作用下，疲勞壽命估算一般采用經(jīng)典的Paris公式：疲勞壽命為：da寸，mmeOnax為最大應力，AO為應力幅，MPa；f為構件幾何與裂紋尺寸的函數(shù)；Kc為材料的斷裂韌錢桂安（1980男（漢疾），江西豐城人，碩士研究生，研究方向為疲勞可靠性。d其中3.3計算程序故隨機變量抽樣值為：疲勞壽命和失效概率1.3.1―定可靠度和置信度下的疲勞壽命通過對大量結構進行研究后可知，對數(shù)疲勞壽命x= lgN是服從正態(tài)分布的，于是，破壞概率為P的對數(shù)疲勞壽命xp為：概率對應的標準正態(tài)偏量。
破壞概率為P時的疲勞壽命為：一1計算程序流程圖度，MPa* C、m分別為疲勞裂紋擴展參數(shù)。
1.2隨機變量及其抽樣由于結構的制造、測量甚至計算本身都不可避免地受各種因素的影響而引起誤差，因此在進行分析研究時應把有關的量看作隨機變量。在式（2）中，把初始當量裂紋尺寸a.，系數(shù)C、m和應力幅A看作隨機變量，應用MonteCarlo方法計算抽樣值，只有這樣才能使研究的結果更接近于實際工程問題。應用MonteCarlo方法要求首先明確各隨機變量的分布特征，根據(jù)上述分析，推薦強度選擇正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布。
利用二元函數(shù)變換得：如果考慮置信度，破壞概率為P，置信度為Y的對數(shù)壽命為：1.3.2用蒙特卡羅法估計失效概率點蒙特卡羅法的基本思想是用基本隨機變量的聯(lián)合概率密度函數(shù)進行抽樣，用落入失效域內(nèi)樣本點的個數(shù)與總樣本點的個數(shù)之比作為所定義的失效概率。它通過產(chǎn)生均勻分布的隨機數(shù)計算疲勞壽命，比較其對應值所處的區(qū)間號的大小，即可確定構件的失效概率。
