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机械结构的疲劳寿命预测与可靠性设计研究
作者：曹名亮
来源：《中国高新科技·上半月》2018年第02期
摘要：在工程项目建设中，机械设备的可靠性在很大程度上取决于其性能的稳定性，而其性能的稳定性又取决于其机械结构的可靠性。在机械结构的可靠性设计中，机械结构的疲劳损伤是一个关键性问题。文章介绍了我国机械结构的疲劳寿命预测和可靠性设计的研究现状，并根据现状对疲劳可靠性设计的发展趋势进行了分析，最后对疲劳寿命预测和可靠性设计工作的未来发展进行了展望。
关键词：机械结构；疲劳寿命预测；可靠性设计
文章编号：2096—4137（2018）03—055—03 DOI：10.13535/j.cnki.10—1507/n.2018.03.19 在这个快速发展的时代，社会的方方面面都离不开机械设备的支撑，比如船舶、飞机和汽车等现代化的交通工具无不深刻地影响着这个社会和人们的日常生活。这些现代化设备中的一些关键性部件的疲劳寿命预测和可靠性设计问题一直是机械工程领域的专家和学者所关注的重点。如何最大限度地保证疲劳寿命预测模型的准确性，如何提高机械机构的可靠性设计，对这些问题的研究从未中断。
1疲劳寿命预测分析与可靠性设计方法的研究现状
机械结构的疲劳寿命预测与可靠性设计是现代设计方法的具体运用，而现代设计方法则一共包括三个方面的内容：可靠性设计、最优化技术、有限元分析。其具体包括计算机辅助设计计算机辅助设计（Computer Aided Design）、优化设计（Optimal Design）、可靠性设计（Reliability Design）、有限元法（Finite Method）、工业艺术造型设计及反求工程设计（Reverse Engineering）。通常，机械设备上的机械构件失效的原因都是机械结构的疲劳损伤。在高速度发展的现代社会，机械设备的应用范围呈现出了大型化、高速度和高温度的趋势，这也对机械构件的耐受性提出了更大的挑战，需要机械设备上的构件能够承受更加严苛的环境。同时，伴随着现代科学技术手段的不断进步，在机械结构的疲劳寿命的预测分析以及可靠性设计方面的工作也取得了巨大的进步，同时这也是工程应用学科中一个极为重要的研究课题。
1.1疲劳寿命预测分析工作的发展现状
就目前来说，大量学者围绕着机械结构的疲劳损伤寿命问题进行了研究，研究的内容涵盖工程机械、铁路交通以及各种交通工具等。主要有两个研究方法：一是利用计算机软件构建虚拟模型进行分析，二是进行物理样机疲劳寿命试验。总的来说，两种预测分析方法各有利弊。利用计算机软件构建虚拟模型进行分析的方法优点是节省了人力物力，运用虚拟现实技术模拟