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材料工程／2010年5期
有机玻璃边缘连接结构疲劳寿命可靠性分析
Reliability Analysis of Fatigue Life for Polymethyl Methacrylate withEdge Joint Structure
高宗战"，何新党"，姜志峰”，岳珠峰
（1西北工业大学工程力学系，西安710072；
2江西洪都航空工业集团有限责任公司，南昌330024）
GAO Zong-zhan', HE Xin-dang', JIANG Zhi-feng", YUE Zhu-feng(1 Department of Engineering Mechanics, Northwestern Polytechnical University,Xi'an 71o072,China; 2Jiangxi HongduAviation Industrial
Shareholding Co., Ltd., Nanchang 330024, China)
摘要：针对有机玻璃边缘连接结构弯曲疲劳实验结果，提出了结构低周疫劳寿命模型，对有机玻璃边缘连接结构可靠性进行分析。考虑材料属性、疲劳幅值载荷的随机性，分别采用Monte-Carlo法和四阶矩法，借助有限元分析软件Mare对结构进行了可靠性分析，得到低周疲劳载荷作用下结构疲劳寿命的可靠度，比较两种计算结果，发现四阶矩法计算结果与Monte-Carlo法计算偏差很小，适用于有机玻璃边缘连接结构疲劳可靠性分析；同时分析了基本变量均值与标准差影
响结构可靠性的灵敏度，得到载荷为影响结构疫劳寿命可靠性的主要因素。关键词：有机玻璃边缘连接；疲劳寿命；可靠性；Monte-Carlo法；四阶矩法
中图分类号：TB33；O346
文献标识码：A文章编号：1001-4381(2010)05-0020-05
Abstract: A low cycle fatigue life model was put forward based on bending experiment results of poly methyl methacrylate edge joint structures. Using this model, the reliability of the polymethyl methac-rylate edge joint structure was analyzed by software MSC MARC. The material properties and fatigue load amplitudes were considered as random factors. The Monte-Carlo method and the forth moment method were utilized to get the fatigue life reliability of the polymethyl methacrylate edge joint struc ture under low cycle fatigue loading conditions. Comparing the two methods, it is found that the re sults are approximate with shorter analysis time for the forth moment method. Therefore, it is more suitable for reliability analysis of the polymethyl methacrylate edge joint structure. The parameter sensitivity was also analyzed with the mean value and standard deviation, The load amplitude is found to be the major factor.
Key words: edge joint structure of polymethyl methacrylate; fatigue life; reliability; Monte-Carlo method; forth moment method
座舱盖为飞机关键构件，通常由中央的透明件和
四周的金属框架组成。由于透明件与金属框架的力学性能相差很大，因此，不能将透明件与金属框架直接连接起来，-种连接形式为将透明件与涤纶钢胶接起来再与金属框架连接了。本工作所研究的透明件连接方式如图1所示。这种连接方式在透明件四周增加与透明件厚度相同的涤纶钢垫块，通过涤纶钢带将透明件和涤纶钢垫块用胶黏剂粘接在一起，然后在涤纶钢垫块上制孔，通过螺栓与金属骨架连接。这种连接方式的优点是解免了直接在透明件上制孔，面改为在韧性较好的涤纶垫块上制孔。采用此种连接方式的有幻影
5，K8飞机改进型活动舱盖[2]。座舱盖透明件安全可靠性直接影响飞机的使用和飞行员的安全，它不但应有足够的强度和刚度，还应具有足够的抗疲劳性能3]，以保证飞机在长期交变载荷作用下飞行安全。
对有机玻璃边缘连接结构进行低周疲劳寿命预估是座舱盖设计的重要环节。目前，广泛采用确定性寿命分析方法[4,5}通常通过对有机玻璃边缘连接结构进行疲劳寿命实验，得到寿命模型，并结合安全系数进行有机玻璃边缘连接结构的寿命设计。但是，实践证明，由于有机玻璃材料在实际加工过程中，其材料属性、几何尺寸、工作条件以及载荷等都存在随机性，有机玻璃