DÍL 1 : Předmluva autorů 10 // Kapitola 1 // Úvod do teorie spolehlivosti konstrukcí při mechanickém namáháni 13 // 1.1 Posláni a základní obsah publikace 13 // 1.2 Stručný přehled prací o statistické teorii únavy 28 // 1.3 Deterministická interpretace bezpečnosti 37 // 1.4 Statistická interpretace bezpečnosti 41 // 1.5 Časový koeficient bezpečnosti k(t) a riziko poruchy rk 42 // Literatura ke kapitole 1 47 // Kapitola 2 // Základy teorie spolehlivosti mechanických systémů 51 // 2.1 Kvazistatická interpetace spolehlivosti 51 // 2.2 Stochastická interpretace provozní spolehlivosti konstrukcí ohrožovaných únavovou poruchou 55 // 2.2.1 Úvod 55 // 2.2.2 Přechod od deterministických zákonů růstu únavové trhliny ke statistické interpretaci únavového porušování 58 // 2.2.3 Přehled základních stochastických modelů vhodných pro syntézu se současnými poznatky o únavě v kovech 62 // 2.2.3.1 Stochastický model procesu růstu trhliny s konstantní průmčrnou rychlosti přírůstku délky trhliny 64 // 2.2.3.2 Stochastický model procesu růstu trhliny {l(t): t 0} s r změnami mechanismu spojitého růstu (r náhodné dlouhých etap růstu) : 66 // 2.2.3.3 Stochastický model skorospojitého růstu (růst po malých přírůstcích A/) 67 // 2.2.3.4 Stochastický model zrychleného růstu 68 // 2.2.3.5 Stochastický model brzdčného růstu 70 // 2.2.4 Charakteristika mechanismu únavového porušování přiřazená ke stochastickým modelům 71 // 2.3 Nékteré doplňkové principy výpočtu spolehlivých konstrukcí a kritéria pro oceňování provozní spolehlivosti 72 // 2.3.1 Úvod 72 // 2.3.2 Představa a popis struktury mechanických soustav 73 // 2.3.3 Vstup do spolehlivosti mechanických soustav 76 // 2.3.3.1 Pojmy, definice, symbolika a vysvětlivky 76 // 2.3.3.2 Přehled typů úloh 79 //
2.3.3.3 Přehled základních předpokladů pro řešení 80 // 2.3.4 Postup řešeni první obecné úlohy spolehlivosti za předpokladu normálního modelu pro pevnostní únosnost elementů 81 // 2.3.4.1 Teoretické úvahy 81 // 2.3.4.2 Souhrn a praktické závéry pro počítání spolehlivosti složených soustav MK namáhaných v době služby zatíženími, jež nevedou k únavové poruše (návrh výpočtových pomůcek) 84 // 2.3.5 Postup řešeni první obecné úlohy za předpokladu Weibullova modelu pro pevnostní únosnost elementů £, 89 // 2.3.5.1 Teoretické úvahy 89 // 2.3.5.2 Souhrn praktických závěrů pro výpočet spolehlivosti složených soustav MK a příprava výpočtových pomůcek 93 // 2.3.6 Postup řešení druhé obecné úlohy z oboru spolehlivosti vztahující se k výpočtu provozní spolehlivosti soustav MK ve vztahu ke klasické bezpečnosti složek £, 95 // 2.4 Souhrn výkladu 2. kapitoly pro praktickou realizaci teorie spolehlivosti 100 // Literatura ke kapitole 2 101 // Kapitola 5 // Způsoby plánování pokusů a únavových zkoušek spolehlivosti těles 103 // 3.1 Informační zdroje 103 // 3.2 Program vyšetřování provozní životnosti s spolehlivosti 104 // 3.3 Programované zkoušky při vyšetřováni únavové životnosti strojních části 105 // 3.3.1 Přehled základních typů zkoušek 105 // 3.3.1.1 Zkouška podle schématu (k x nť) 105 // 3.3.1.2 Dvoustupňová programovaná zkouška 106 // 3.3.1.3 Vícestupňová programovaná zkouška 107 // 3.3.1.4 Impulsní programovaná zkouška 108 // 3.3.1.5 Kombinovaná zkouška 108 // 3.3.1.6 Pseudonáhodná programovaná zkouška 109 // 3.3.1.7 Permutačné znáhodnélá zkouška 110 // 3.3.1.8 Simulační programy 111 // 3.3.1.9 Simulace určitých typů nestacionárních procesů 114 // 3.3.2 Různé modifikace zkoušek odpovídající schématům (k x wř) 114 // 3.3.2.1 Wöhlerovy únavové zkoušky 115 //
3.3.2.2 Weibullovy únavové zkoušky 115 // 3.3.2.3 Simultánní únavové zkoušky 115 // 3.3.2.4 Cenzurované únavové zkoušky — typ A 115 // 3.32.5 Cenzurované únavové zkoušky — typ B 116 // 3.3.3 Základní vyhodnocovací metody vztahující se ke schématům (k x nť) 117 // 3.3.3.1 Pravděpodobnostní modely pro hodnocení výsledků zkoušek (k x n,).117 // 3.3.3.2 Křivky (N,P) konsl 118 // 3.3.3.3 Křivky (N,(r)p.konsl vyjadřující šikmou větev Wohlerových křivek 119 // 3.3.3.4 Pravděpodobnostní Wöhlerovy únavové křivky (N, o)F « kon#l a odhad meze únavy <xf 120 // 3.3.3.5 Metodika hodnocení simultánních zkoušek 123 // 3.3.3.6 Metodika hodnocení cenzurovaných zkoušek 126 // Literatura ke kapitole 3 127 // Kapitola 4 // Komplexní řešení a souhrnná interpretace spolehlivosti strojních částí E{ a mechanických soustav MK 129 // 4.1 Úvod 129 // 4.2 Definice a základní prostředky pro vyjádření spolehlivosti strojních elementů a mechanických soustav Mk 132 // 4.2.1 Definice a pojem úplné funkce spolehlivosti 132 // 4.2.2 Pojem strukturní funkce </>[X(r)] soustavy MK 133 // 4.2.3 Funkce spolehlivosti RMKJt) pro mechanické soustavy XiK při základních typech struktury soustav <p 135 // 4.2.3.1 Sériová struktura <p% 135 // 4.2.3.2 Paralelní struktura <pD soustav MK 140 // 4.2.3.3 Kombinované struktury p) s nezávislými prvky E{ 142 // 4.2.4 Funkce spolehlivosti RMtí tp(t) pro mechanické soustavy MK s respektováním procesu kumulace poškození {r(í)} 144 // 4.2.5 Model výpočtu spolehlivosti svazku vláken jako příklad paralelní struktury 146 // 4.2.5.1 Úvod 146 // 4.2.5.2 Speciální případy 148 // 4.2.5.3 Spolehlivost svazků jako výsledek řešení paralelního složeni systému 149 // 4.2.6 Příklad výpočtu funkce spolehlivosti vł(0 Pro systém M5 o kombinované struktuře 150 //
4.3 Doplňky k řešení životnosti a spolehlivosti mechanických soustav Mk 155 // 4.3.1 Přehled matematických prostředků 155 // 4.3.2 Přehled charakteristik zhušťujících informaci o životnosti a spolehlivosti 158 // Literatura ke kapitole 4 165 // Dodatek 1 // Pravděpodobnostní představy o rozrušování kovů a stochastické modely poruchových procesů 167 // D 1.1 Úvod do statistické teorie pevnosti 167* // D 1.2 Souvislost základního statistického modelu statické pevnosti s fyzikálním výkladem 167 // D 1.3 Charakteristiky pevnosti odvozené z Weibullova modelu variability statické pevnosti a vyjádřeni vlivu velikosti při statickém namáháni 172 // D 1.4 Další modely statické pevnosti 174 // D 1.4.1 Modely rozložení pevnostních veličin { vymezené Pearsonovou křivkou III. typu 174 // D 1.4.2 Speciální případy modelů statické pevnosti 175 // D 1.4.3 Model logaritmicko-normální : . 176 // D 1.5 Principy statistické interpretace pevnosti při dynamickém namáhání 177 // D 1.6 Deterministické modely procesů redukce pevnosti pro vyjádření reziduálni pevnosti a životnosti v závislosti na dobč exploatace (0, f) 179 // D 1.6.1 Úvod 179 // D 1.6.2 Lineární deterministické zákony redukce únosnosti v čase t 179 // D 1.6.3 Nelineární deterministické zákony 182 // D 1.6.3.1 Zpomalený zákon redukce únosnosti probíhající v nekonečném časovém intervalu provozování konstrukce * 182 // D 1.6.3.2 Zpomalený zákon redukce únosnosti v konečném časovém intervalu <0, f> 183 // D 1.6.3.3 Zrychlený zákon redukce únosnosti 186 // D 1.6.3.4 Kombinované modely procesů redukce únosnosti 188 // D 1.7 Deterministické modely reziduálni únosnosti a životnosti respektující růst únavové trhliny l(n) resp. l(t) 192 // D 1.7.1 Jednoduché modely reziduálni únosnosti zahrnující známé zákony šíření únavové trhliny l(n) 192 //
D 1.7.2 Modely reziduální únosnosti s časové proměnlivou intenzitou růstu únavové trhliny 197 // D 1.7.2.1 Zpomalený zákon růstu únavové trhliny l(n) 198 // D 1.7.2.2 Modifikovaný zákon růstu trhliny l(n)s rostoucím rušivým členem úměrným stavu trhliny 204 // D 1.8 Stochastické modely reziduální únosnosti a únavové životnosti 207 // D 1.8.1 Základní stochastický model procesu poškozování — skokový proces {r(f)} o konstantní velikosti skoku 6 208 // D 1.8.1.1 Speciální případ procesu {z(t)}% kdy jsou intenzity /i í) stejné a na čase t nezávislé 210 // D 1.8.1.2 Skokový diskrétní proces porušování {z(t)} s různými na čase nezávislými intenzitami přechodu 213 // D 1.8.1.3 Zrychlený proces porušováni {z(f)} 217 // D 1.8.1.4 Brzděný proces únavového porušování 219 // D 1.8.1.5 Proces porušování zrychlovaný vzhledem k dobé namáhání a brzděný vzhledem k rozsahu porušování 220 // D 1.8.2 Obecný stochastický model složitého procesu poškozování — skokový proces {z(t)} o náhodné velikosti skoku S, zakončený prudkým skokem do kritického stavu poškození zkřll 222 // D 1.8.2.1 Matematické vyjádřeni provozního únavového procesu porušováni }r(f)} a modelu únavové životnosti 224 // D 1.8.2.2 Model procesu {r(í): t 0} a jeho matematicko-statistická charakteristika 225 // D 1.8.3 Speciální případy mechanismů lomů v kovech (konkrétní realizace procesu porušování {z(t): t 0}) 229 // D 1.8.3.1 První speciální případ procesu únavového porušování {r(í): ř 0} 229 // D 1.8.3.2 Druhý speciální případ procesu únavového porušování {z(ř): r 0} . 230 // D 1.8.3.3 Třetí speciální případ procesu {r(í): í 0} 231 // D 1.8.3.4 Čtvrtý speciální případ procesu {r(í): t 0} 232 //
D 1.8.4 Stochastické modely odpovídající nehomogenním procesům kumulace dílčích poškozeni 233 // D 1.8.4.1 Funkce p0(z, ř) : 233 // D 1.8.4.2 Životnost za daného mechanismu lomového jevu 234 // D 1.8.5 Jednoduché modely náhlých křehkých lomů 238 // D 1.8.5.1 Funkce p0(r, t) 238 // D 1.8.5.2 Životnost při náhlých křehkých lomech 239 // D 1.8.6 Modely ryze únavových lomů se stochastickou funkci poškození 246 // Literatura k Dodatku 1 248 // Dodatek 2 // Teoretické doplňky zaměřené k výpočtům spolehlivosti 249 // D2.1 Transformace náhodných proměnných 249 // D 2.1.1 Jednorozměrná rozloženi 249 // D 2.1.2 Dvojrozměrná rozloženi nezávislých proměnných 255 // D 2.1.3 Dvojrozměrná rozloženi závislých proměnných 258 // D 2.1.4 Aplikace transformaci při řešení spolehlivosti strojních částí 260 // D 2.2 Substituce a jejich aplikace v oboru spolehlivosti 264 // D 2.2.1 Přehled linearizací spolehlivostních funkcí rj = /(<*) na grafických papírech lineárních, semilogaritmických, logaritmických a log-logaritmických 264 // D 2.2.2 Odhady koeficientů a0i% au uvažovaných lineárních forem závislosti rj = f(í) . 265 // D 2.3 Úvod do teorie stochastických procesů se spojitým časem a diskrétními stavy 267 // D 2.3.1 Pojem pravděpodobnosti přechodu a klasifikace procesů {z(t): t 0} 267 // D 2.3.2 Pojem intenzity přechodu v procesech {z(í)} 270 // D 2.3.3 Vyjádřeni procesů {r(f)J Kolmogorovovými rovnicemi 272 // D 2.3.4 Reprezentace procesů {r(ř)j odpovídajícími modely životnosti F(s, t) a spolehlivosti R(s,t) : 274 // D 2.4 Nékteré testovací procedury jako vhodný elementární nástroj pro experimentální analýzu spolehlivosti elementů Et vytvářejících soustavy MK 276 // D 2.4.1 Křížové testovací procedury při experimentální analýze životnosti elementů E, 277 // D 2.4.1.1 Křížový r-test (Studentův) 279 //
D 2.4.1.2 Křížový F-test (Snedecorův) 280 // D 2.4.1.3 Základní přínos křížových testů 281 // D 2.4.2 Testování dobré přiléhavosti 282 // D 2.4.2.1 Diferenční test Kolmogorovův 282 // D 2.4 2.2 Test x2 284 // D 2.4.3 Testování závislosti kvalitativních znaků AyB 285 // D 2.4.4 Test hrubých chyb a odlehlých pozorováni (outliers) 286 // D 2.4.4.1 Testovací kritérium v případé výbéru z . *(/i,<$j) 286 // D 2.4.4.2 Test Irwinův 287 // Literatura k Dodatku 2 287 // Dodatek 3 // Směrný model spolehlivostní analýzy strojírenských konstrukcí založený na evidenci provozních poruch 288 // D 3.1 Výbér metod pro analýzu evidovaných poruch 288 // D 3.2 Základní informace 289 // D 3.3 Základy statistických metod rozboru spolehlivosti 293 // D 3.4 Výsledky úvodního rozboru získaných informací o provozních poruchách 296 // D 3.5 Hodnocení provozních poruch založené na stochastickém procesu 300 // D3.6 Příprava k technickému řešení provozní spolehlivosti lokomotiv z hlediska mechanismu porušováni 302 // D 3.6.1 Úvodní výklad 302 // D 3.6.2 Přístup k řešení spolehlivosti 303 // D 3.6.3 Zvyšování ůrovné spolehlivosti konstruktérskými opatřeními 304 // D 3.6.3.1 Tabelární přehledy 04 // D 3.6.3.2 Statistické charakteristiky vyjadřující důsledky zavedených opatření . 308 // D 3.6.3.3 Využiti poznatků o opakovaných poruchách 311 // D3.7 Závěr provozního šetřeni spolehlivosti konstrukcí 313 // Literatura k Dodatku 3 313 //
DÍL 2 : Předmluva k druhému dílu 9 // Kapitola 5 // Fyzikálně inženýrská teorie procesu poškozování těles 11 // 5.1 Předpovědi života a charakteristika poškození těles a konstrukcí na základě fraktografie 11 // 5.1.1 Pojem provozního poškozeni 11 // 5.1.2 Hlavní poznatky z fraktografie 20 // 5.2 Teorie vzniku únavových trhlin schopných rozvoje a skládání poškození v etapě vzniku těchto // trhlin 53 // 5.2.1 Teorie vzniku trhlin v tělesech při cyklickém zatěžování 53 // 5.2.2 Proces únavového porušování soudržnosti kovů mechanickým namáháním za vyšších // teplot 67 // 5.2.3 Teplotní únava kovů 70 // 5.2.4 Kontaktní únava kovových těles 76 // 5.2.5 Procesy vzniku únavových trhlin v plastických hmotách 79 // 5.2.6 Rozbor velikosti počáteční trhliny a vliv mikrodefektů 87 // 5.3 Teorie šíření únavové trhliny a rozbor zákonů skládání poškození v etapě rozvoje trhliny .. 89 // 5.3.1 Pomalý rozvoj trhliny od kořene vrubu 89 // 5.3.2 Rozsah a tvar plastické zóny na čele vyvinutých únavových trhlin u tvárných kovových // materiálů 94 // 5.3.3 Zákonitosti šíření vyvinutých únavových trhlin 102 // 5.3.4 Některé důležité vlivy při šíření únavových trhlin v provozních podmínkách 108 // 5.3.5 Rozvoj únavových trhlin v termoplastech 115 // 5.4 Vliv velikosti na porušování těles únavou 118 // 5.5 Aplikace poznatků o porušování únavou 122 // 5.5.1 Aplikace teoretických představ o vzniku a šíření únavových trhlin ve svarových spojích a svařovaných konstrukcích 123 // 5.5.2 Analýza provozních poruch 127 // 5.5.3 Hodnocení provozních poruch na příkladě svařovaného rámu lokomotivy z hlediska rozboru provozních dat 129 // 5.5.3.1 Úvodní poznámky - 129 // 5.5.3.2 Stěžejní výsledky rozboru 130 //
5.5.3.3 Fyzikálni modely procesu únavového poškozování při opravách systému ve světle statistické lomové mechaniky 132 // 5.5.3.4 Některé další aspekty rychlosti hromadění poškození 134 // Literatura ke kapitole 5 136 // Kapitola 6 // Působení náhodných sil na pružné mechanické konstrukce a jejich dynamická odezva 138 // 6.1 Statistická analýza působení prostředí na pružné mechanické konstrukce. Inženýrská interpretace jejích výsledků 142 // 6.1.1 Působení prostředí na pružnou leteckou konstrukci 144 // 6.1.2 Statistická analýza působícího prostředí. Třídění dat a vyhodnocení statistických charakteristik 147 // 6.1.3 Inženýrská interpretace výsledků předchozího odstavce 154 // 6.2 Průchod náhodného procesu mechanickou konstrukcí 157 // 6.2.1 Průchod náhodného procesu lineární soustavou 158 // 6.2.1.1 Vstupní proces je stacionární. Soustava má konstantní parametry 159 // 6.2.1.2 Vstupní proces je nestacionární. Soustava má konstantní parametry 160 // 6.2.1.3 Soustava má proměnné parametry. Vstupní proces je stacionární 162 // 6.2.1.4 Příklad stanovení přenosu mechanické soustavy o více stupních volnosti (zatěžovací obvod pro zkoušky spolehlivosti) 163 // 6.2.1.5 Poznámka ke stanovení statistických charakteristik náhodného procesu odchylek // v zatížení 170 // 6.2.2 Příklady bezinerčních nelineárních operátorů 172 // 6.2.2.1 Nelineární operátor typu dvojmoci 173 // .6.2.2.2 Nelineární operátor typu signum X(t) 174 // 6.3 Některé problémy inderikace parametrů působícího prostředí a odezvy mechanických konstrukcí 176 // 6.3.1 Některé problém; vyhodnocení dat o atmosférické turbulenci z letových měření 177 // 6.3.1.1 Některé z možných vyhodnocovacích postupů 178 //
6.3.1.2 Diskuse u edených vyhodnocovacích metod 184 // 6.3.1.3 Některé experimentální výsledky 186 // 6.3.1.4 Dodatek: Několik poznámek k problematice letových měření atmosférické // turbulence 188 // 6.3.2 Příspěvek k strukturální analýze dynamických soustav druhého řádu, na něž působí // náhodné poruchy 199 // 6.3.2.1 Úvodní pozntmky 199 // 6.3.2.2 Rozhodovací kritérium pro typ zdroje nestacionárního výstupního procesu 202 // 6.3.2.3 Stanovení statistických charakteristik nestacionárního procesu zdroje 204 // 6.3.2.4 Dílčí závěr 205 // 6.3.3 K problému hodnocení intenzity rušivých vlivů 205 // 6.3.4 Identifikace dynamických charakteristik zatěžovacího obvodu pro únavové zkoušky // draků letadel náhodným zatížením 208 // 6.3.4.1 Definiční vztahy : 208 // 6.3.4.2 Měření a zpracováván dat 210 // 6.3.4.3 Diskuse získaných výsledků 213 // 6.3.5 Identifikace zobecněného parametru útlumu dynamické soustavy třetího řádu ze záznamu // přechodového režimu 214 // 6.3.5.1 Vztahy pro statistické vyhodnocení parametrů útlumu 216 // 6.3.5.2 Numerický příklad 220 // 6.3.5.3 Dílčí zavěr 222 // 6.3.6 Identifikace polohy uzlových čar tvarů kmitající konstrukce 222 // 6.3.6.1 Volba schématu pokusu (uspořádání měřených bodů konstrukce) 227 // 6.3.6.2 Kvantitativní vyhodnocení informace o tvarových funkcí 228 // 6.3.6.3 Příklad aplikace předchozích postupů [29] 231 // 6.4 Některé problémy modelování náhodného působení prostředí v dynamické laboratoři 235 // 6.4.1 Zatěžovací obvody pro zkoušky vzorků materiálu 239 // 6.4.1.1 Formulace úlohy 240 // 6.4.1.2 Řešení soustavy stochastických diferenciálních rovnic (6.255), (6.256) 242 // 6.4.1.3 Realizace zatěžovacího obvodu 257 // 6.4.1.4 Některé experimentální výsledky 259 //
6.4.1.5 Dílčí závěr 263 // 6.4.2 Zatěžovací obvody pro zkoušky konstrukčních částí 266 // 6.4.2.1 Popis vyšetřované části podvozku 267 // 6.4.2.2 Poznámka k obecným charakteristikám skutečného průběhu provozního napětí vyšetřované části 268 // 6.4.2.3 Výběr programu zatěžováni 268 // 6.4.2.4 Výběr typu zatěžovacího obvodu modelujícího průběh špiček provozního napětí 269 // 6.4.2.5 Konstrukční návrh zatěžovacího obvodu řešeného v předchozích odstavcích 276 // 6.4.2.6 Popis realizovaného zatěžovacího obvodu 288 // 6.4.2.7 Nastavení statistických charakteristik výstupního signálu navrženého zatěžovacího obvodu 291 // 6.4.2.8 Dílčí závěr 293 // 6.4.3 Zatěžovací obvody pro zkoušky celých konstrukcí 294 // 6.4.3.1 Princip nepřímého stanovení nominálního napětí v kritickém místě konstrukce 295 // 6.4.3.2 Sestavení algoritmu pro určení napětí v kritickém místě konstrukce na podkladě (6.407) 298 // 6.4.3.3 Stanovení mezí testovacího členu regulátoru pro řízení střední hodnoty kvadrátu // nominálního napětí 303 // 6.4.3.4 Některé experimentální výsledky 307 // 6.4.3.5 Dílčí závěr 309 // Literatura ke kapitole 6 309 // Kapitola 7 // Statistické zákonitosti únavového porušování a výpočet pevnosti částí strojů a konstrukcí 316 // 7.1 Pravděpodobnostní hodnocení pevnosti částí konstrukcí a únava kovů ve statickém pojetí 316 // 7.2 Statistický rozbor podmínek podobnosti únavového porušování 317 // 7.3 Stanovení výpočtových charakteristik únavové pevnosti 336 // 7.4 Statistické zákonitosti kumulace únavových poškození při proměnných amplitudách napětí . 340 // 7.5 Statistická teorie kumulace únavových poškození při programovaném zatěžování 345 //
7.6 Pravděpodobnostní metody výpočtů únavové pevnosti částí strojů 354 // 7.6.1 Úvodní poznámky 354 // 7.6.2 Statistický popis provozních napětí 359 // 7.6.3 Pravděpodobnostní přístup k výpočtu únavové pevnosti při stacionárním namáhání (1.výpočtový případ) 361 // 7.6.4 Výpočet únavové pevnosti při nestacionární napjatosti a omezené životnosti (Nx < 109 — 108 cyklů) (2. výpočtový případ) 363 // 7.6.5 Výpočet únavové pevnosti při nestacionární napjatosti a neomezené životnosti (Nx > 109 — 108 cyklů) (3. výpočtový případ) 365 // 7.6.6 Výpočet únavové pevnosti při rovinné napjatosti s náhodně kolísajícími složkami napětí 372 // 7.7 Příklad výpočtu — Výpočet únavové pevnosti pojistného vřetene děrovací stolice 374 // 7.7.1 Výchozí údaje 374 // 7.7.2 Postup výpočtu podle 2. výpočtového případu (odstavec 7.6.4) 377 // 7.7.3 Postup výpočtu podle 3. výpočtového případu (odstavec 7.6.5) 379 // Literatura ke kapitole 7 379