设计S-N曲线的概率估计和ASME法的可靠性评价

基于ＬａｎｇｅｒＳ Ｎ模型的Ｐ Ｓ Ｎ曲线，提出了设计Ｓ Ｎ曲线的概率估计方法和ＡＳＭＥ法的可靠性评价方法。Ｐ Ｓ Ｎ曲线由文中提出的广义极大似然法估计。方法可应用于处理具有双随机性特征的Ｓ Ｎ数据，并可推广应用于处理应力控制成组法疲劳试验和极大似然法试验得到的Ｓ Ｎ数据。对由１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢管道结构焊接头低周疲劳试验得到的虚拟应力幅 裂纹萌生寿命数据的研究表明，方法有效地估计了数据的统计特征。可靠度为０．９９９９的设计Ｓ Ｎ曲线估计结果，除试验数据的分散性外，已相当程度地考虑了其它不确定性因素的影响。ＡＳＭＥ法中，基于２０倍裂纹萌生寿命降低系数的Ｓ Ｎ曲线估计结果较基于２倍虚拟应力幅降低系数的估计结果要保守得多。后者在６６６．６１ＭＰａ虚拟应力幅的寿命估计结果相当于０．９９９５２２可靠度水平，在２０９２．１８ＭＰａ虚拟应力幅相当于可靠度水平。这说明在低虚拟应力幅可能给出危险的估计。反之，在高虚拟应力幅可能给出过余保守的估计。造成过余保守或危险估计结果的原因是现有ＡＳＭＥ法没有考虑裂纹萌生寿命分散性随加载水平降低而增大的一般规律。因此，有必要在设计Ｓ Ｎ曲线估计中引入概率方法。