Engineers and scientists have been collecting and analyzing fatigue data since the 1800s to ensure the reliability of life-critical structures. Applications include (but are not limited to) bridges, building structures, aircraft and spacecraft components, ships, ground-based vehicles, and medical devices. Engineers need to estimate S-N relationships (Stress or Strain versus Number of cycles to failure), typically with a focus on estimating small quantiles of the fatigue-life distribution. Estimates from this kind of model are used as input to models (e.g., cumulative damage models) that predict failure-time distributions under varying stress patterns. Also, design engineers need to estimate lower-tail quantiles of the closely related fatigue-strength distribution. The history of applying incorrect statistical methods is nearly as long and such practices continue to the present. Examples include treating the applied stress (or strain) as the response and the number of cycles to failure as the explanatory variable in regression analyses (because of the need to estimate strength distributions) and ignoring or otherwise mishandling censored observations (known as runouts in the fatigue literature). The first part of the paper reviews the traditional modeling approach where a fatigue-life model is specified. We then show how this specification induces a corresponding fatigue-strength model. The second part of the paper presents a novel alternative modeling approach where a fatigue-strength model is specified and a corresponding fatigue-life model is induced. We explain and illustrate the important advantages of this new modeling approach.


翻译:自1800年代以来,工程师和科学家一直在收集和分析疲劳数据,以确保生命关键结构的可靠性;应用包括(但不限于)桥梁、建筑结构、飞机和航天器部件、船舶、地面车辆和医疗装置;工程师需要估计S-N关系(Stress或Strain相对于周期数到失败),通常侧重于估计疲劳-生命分布的小型四分位数;这种模型的估计数被用作预测不同压力模式下的故障-时间分布的模型(如累积损害模型)的投入;此外,设计工程师需要估计密切相关的疲劳-力分布的较低尾数;采用不正确的统计方法的历史几乎与现在一样长,这种做法继续下去;举例包括将应用的压力(或压力)作为反应和失败周期数作为回归分析的解释变量(因为需要估计强度分布模型),以及忽略或错误处理检查的观察方法(在疲劳文献中称为脱轨);此外,设计工程师需要估计与疲劳-压力-力分布密切相关的较低量;此外,设计工程师需要估计较低尾部的孔数;采用不正确的统计方法的历史与目前一样,例如将应用压力(或紧张)应用应用应用压力/压力/压力/压力研究方法的第二个方法。我们的第二个模型显示一个新的模型显示一个新的格式。

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