【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于广布疲劳损伤(wfd)，具体涉及一种msd结构裂纹扩展寿命概率分析装置与方法，尤其涉及一种基于monte-carlo法的多部位损伤(msd)结构裂纹扩展寿命的概率分析装置与方法。
技术介绍
1、工程结构中的结构裂纹形式复杂多样，正如专利公开号为“cn117350701a”的现有技术方案中提及的结构裂纹，其形状、方向、受力特点的不同都会影响材料的断裂性能。
2、另一方面，随着民航业运输规模的快速增长，各家航空公司的飞机运营数量快速增加的同时，机队的机龄也日益增长，而广布疲劳损伤(wfd)是老龄飞机中最为普遍且对安全运行威胁最大的损伤缺陷问题。wfd的危险性在于广泛分布的萌生裂纹最初尺寸十分微小，难以检测发现，在之后的长期运行中，裂纹在内外应力作用下逐渐扩展，并随着长度的扩展裂纹间开始互相影响，扩展速度加快甚至相互贯通，最终造成飞机结构的剩余强度强度快速下降。若无法对该现象及时进行捕获并抑制，将对飞机运行造成灾难性后果。
3、wfd可分为多部位损伤(msd)和多元件损伤(med)，两者的区别在于msd为同一结构不同部位的损伤，而med为不同元件之间出现多条裂纹引起的损伤。而受材料初始缺陷、工作环境等因素影响，msd结构各个细节处的裂纹萌生寿命表现出很大的分散性，裂纹萌生寿命、位置、次序等的不确定性导致结构寿命存在很强的随机性，对疲劳寿命评估有很大的影响，而单次试验或模拟仿真只能得到一个简单粗糙的寿命结果，因此，需要引入统计学方法来对疲劳寿命进行预测。
技术实现思路b>
1、为处理现有技术中具有的缺陷，本专利技术提出一种基于plc的高纯氧控制系统与方法，以解决msd问题。
2、本专利技术运用如下的技术方案。
3、一种msd结构裂纹扩展寿命概率分析方法，包括：
4、s1、定义计算的基础参数；
5、s2、根据定义计算的基础参数对所设定的msd结构进行l次monte-carlo随机抽样计算，得到l个msd结构疲劳失效全寿命n1,n2,…,nl；
6、s3、根据l个msd结构疲劳失效全寿命n1,n2,…,nl统计得出msd结构疲劳失效全寿命nj的概率正态分布；
7、s4、基于msd结构疲劳失效全寿命nj的概率正态分布最终得到50％失效概率下的广布疲劳损伤敏感结构的疲劳寿命n，即广布疲劳损伤平均行为。
8、进一步的，定义计算的基础参数包括msd结构的几何参数、材料参数、载荷谱以及裂纹萌生时的初始裂纹长度。
9、进一步的，根据l个msd结构疲劳失效全寿命n1,n2,…,nl统计得出msd结构疲劳失效全寿命nj的概率正态分布的方法，包括：
10、计算出l个msd结构疲劳失效全寿命n1,n2,…,nl的数学期望和方差，以此分别作为msd结构疲劳失效全寿命nj的概率正态分布的数学期望和方差，最终获得msd结构疲劳失效全寿命nj的概率正态分布。
11、进一步的，广布疲劳损伤平均行为就是在msd结构疲劳失效全寿命nj的概率正态分布中的50％可靠度下的全寿命。
12、进一步的，在s2中，一次完整的monte-carlo随机抽样计算，包括以下步骤：
13、s2.1、基于msd结构材料的s-n曲线和满足对数正态分布随机参数，计算出wfd损伤敏感区域的裂纹萌生概率寿命
14、s2.2、对计算得到的裂纹萌生概率寿命进行升序排序，得到升序的wfd损伤敏感区域的裂纹萌生概率寿命集合同时可得到最小裂纹萌生循环寿命
15、s2.3、基于有限元方法和裂纹随机扩展模型，计算出在当前裂纹长度下，经过给定的载荷循环数δn后的强度因子的变化量δk和裂纹长度的扩展量δa；
16、s2.4、根据计算得到的δa更新得到当前载荷循环数下，裂纹的长度，并基于swift准则，判定各裂纹之间有无发生贯通，若符合判定标准，也就是有发生贯通，相关裂纹之间发生贯通，则再次更新贯通后的裂纹长度；若不符合判定标准，也就是未发生贯通，则各裂纹仍维持原长度；
17、s2.5、根据最新的裂纹长度，更新得到各裂纹尖端的应力强度因子k，随后基于净截面准则和kc准则判定msd结构有无发生失效。
18、进一步的，wfd敏感区域的裂纹萌生概率寿命的计算方程为：
19、
20、其中，m和ci分别是msd结构材料的s-n曲线中的疲劳强度与疲劳寿命；而为ci的对数均值，为ci的对数标准差；s为所要计算的wfd损伤敏感区域区域的应力值；c0i为服从标准正态分布的随机变量；
21、由此可计算得到各敏感区域裂纹萌生时的概率萌生寿命其中i＝1,2,…,t，t为正整数。
22、进一步的，在s2.3中，若为本次抽样计算中第一次执行s2.3，则基于如下状态开始计算：在s2.2中排序得出的裂纹萌生寿命最短的位置处，存在一条长度为裂纹萌生时的初始裂纹长度的最小裂纹萌生循环寿命，当前结构的循环寿命等于ninit,min，即最小裂纹萌生循环寿命，以此最小裂纹萌生循环寿命为当前裂纹长度开始s2.3的计算；
23、若非本次抽样计算中第一次执行s2.3，则需在开始进行s2.3的计算前，判断当前的msd结构疲劳失效全寿命nj是否在此轮计算中刚好达到或刚好超过某一个wfd损伤敏感区域的裂纹萌生概率寿命若达到，则在该区域新增一条裂纹萌生时的初始裂纹长度的裂纹，并与其他已有裂纹一同组成新的损伤构型，将该新的损伤构型的裂纹萌生概率寿命当做当前裂纹长度开始s2.3的计算。
24、进一步的，s2.5还包括：若满足净截面准则和kc准则中的任一判定准则，则认为该结构已失效，记录此时的载荷循环数nj，此次抽样计算结束；若两种判定准则都不符合，则认为此结构尚未失效，将载荷循环数增加δn后重复进行s2.2-s2.4的步骤，直至满足任一失效判定准则。
25、进一步的，在s2.2中强度因子的变化量δk和裂纹长度扩展量δa的计算，包括以下步骤：
26、s2.3.1、基于paris公式的裂纹随机扩展模型的计算公式为：
27、lg(da/dn)＝lgdi+nilg(δk)
28、其中，da为裂纹扩展长度，δk为强度因子变化值；dn为载荷循环增加数；di和ni分别是描述疲劳裂纹扩展性能的基本参数一和基本参数二，同时di是符合一定统计学规律的随机数，而ni与lgdi之间存在较强的线性关系，即：
29、lgdi＝l0·ni+l1；
30、s2.3.2、通过k次物理性实验或可靠的有限元模拟可计算得到特定msd结构和材料下的参数集合{(di,ni)|i＝1,2,…,k}，并据此可拟合得到lgdi与ni线性关系式中的线性系数l0和l1，以及di的算数平均值
31、s2.3.3、引入变量ui
32、
33、其中，变量ui的概率密度函数满足三参数对数正态分布，即：
34、...
【技术保护点】
1.一种MSD结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的MSD结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，定义计算的基础参数包括MSD结构的几何参数、材料参数、载荷谱以及裂纹萌生时的初始裂纹长度。
3.根据权利要求2所述的MSD结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，根据L个MSD结构疲劳失效全寿命N1,N2,…,NL统计得出MSD结构疲劳失效全寿命Nj的概率正态分布的方法，包括：
4.根据权利要求3所述的MSD结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，广布疲劳损伤平均行为就是在MSD结构疲劳失效全寿命Nj的概率正态分布中的50％可靠度下的全寿命。
5.根据权利要求4所述的MSD结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，在S2中，一次完整的Monte-Carlo随机抽样计算，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的MSD结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，WFD敏感区域的裂纹萌生概率寿命的计算方程为：
7.根据权利要求6所述的MSD结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于
8.根据权利要求7所述的MSD结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，S2.5还包括：若满足净截面准则和Kc准则中的任一判定准则，则认为该结构已失效，记录此时的载荷循环数Nj，此次抽样计算结束；若两种判定准则都不符合，则认为此结构尚未失效，将载荷循环数增加ΔN后重复进行S2.2-S2.4的步骤，直至满足任一失效判定准则。
9.根据权利要求8所述的MSD结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，在S2.2中强度因子的变化量ΔK和裂纹长度扩展量Δa的计算，包括以下步骤：
10.一种MSD结构裂纹扩展寿命概率分析装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种msd结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的msd结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，定义计算的基础参数包括msd结构的几何参数、材料参数、载荷谱以及裂纹萌生时的初始裂纹长度。
3.根据权利要求2所述的msd结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，根据l个msd结构疲劳失效全寿命n1,n2,…,nl统计得出msd结构疲劳失效全寿命nj的概率正态分布的方法，包括：
4.根据权利要求3所述的msd结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，广布疲劳损伤平均行为就是在msd结构疲劳失效全寿命nj的概率正态分布中的50％可靠度下的全寿命。
5.根据权利要求4所述的msd结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，在s2中，一次完整的monte-carlo随机抽样计算，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的msd结构裂纹扩展寿命概率分析方法，其特征在于，wfd敏感区域的裂纹萌生概率寿命的计算方程为：
7.根据权利要求6...
【专利技术属性】
技术研发人员：王芳丽，刘凯，邹文炀，冷嬿菲，刘陈飘，童明波，冯海，黄啸晨，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：
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