Reliability analysis of high-temperature structure based on damage-threshold interference principle

ZHANG Xiancheng

doi:DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.008

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Reliability analysis of high-temperature structure based on damage-threshold interference principle

更新时间：2025-09-22

- Reliability analysis of high-temperature structure based on damage-threshold interference principle
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 9, Pages: 90-101(2025)
- 作者机构：
  
  华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室，上海 200237
- 作者简介：
  
  ZHANG Xiancheng, E-mail: xczhang@ecust.edu.cn
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51725503)
- DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.008
  CLC：
- Received：25 July 2025，
  
  Published：15 September 2025
- 稿件说明：
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张显程. 基于损伤-阈值干涉准则的高温结构可靠性分析［J］. 机械强度，2025，47（9）：90-101.

ZHANG Xiancheng. Reliability analysis of high-temperature structure based on damage-threshold interference principle［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：90-101.
张显程. 基于损伤-阈值干涉准则的高温结构可靠性分析［J］. 机械强度，2025，47（9）：90-101. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.008.

ZHANG Xiancheng. Reliability analysis of high-temperature structure based on damage-threshold interference principle［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：90-101. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.008.

摘要

当前，高温结构强度的确定性设计与评估已经得到了充分的发展，并形成了较为完备的体系框架，为严苛服役条件下机械装备的设计制造奠定了理论基础。考虑到高温结构失效的随机性和失效数据的小样本特性，工程中通常采用安全系数进行保守设计，但这往往造成结构冗余和成本浪费，亟须开展从确定性到不确定性的设计方法研究。然而，迄今尚未形成通用且成熟的高温结构可靠性理论方法或国家/行业标准，导致我国航空发动机等高端装备在运行过程中的可靠性难以得到有效预测和保障。基于此，首先阐述了不确定性分析；详细介绍了损伤-阈值干涉准则，并说明了其与应力-强度干涉准则的区别及联系；最后以某汽轮机转子为例，说明了损伤-阈值干涉准则在高温结构可靠性分析中的工程应用。

Abstract

At present

the deterministic design and evaluation of high-temperature structural strength have been fully developed and formed a relatively complete system framework

laying the theoretical foundation for the design and manufacturing of numerous mechanical equipment under harsh service conditions. Considering the randomness of high-temperature structural failure and the small-sample characteristics of failure data

safety factors are usually adopted for conservative design in engineering. However

this often leads to structural redundancy and cost waste

so there is an urgent need to conduct research on design methods from determinism to uncertainty. Nevertheless

no universal and mature theoretical methods for high-temperature structural reliability or national/industrial standards have been established so far

making it difficult to effectively predict and guarantee the reliability of high-end equipment such as China's aero-engines during operation. Based on this

firstly

uncertainty analysis was elaborated. The damage-threshold interference criterion was introduced in detail

and its differences from and connections with the stress-strength interference criterion was explained. Finally

taking a certain steam turbine rotor as an example

it illustrates the engineering application of the damage-threshold interference criterion in the reliability analysis of high-temperature structures.

关键词

Keywords

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