结构系统疲劳失效相关机理与可靠性模型

失效相关普遍存在于工程结构中,是影响结构系统可靠性分析精度的重要因素。针对随机恒幅载荷和随机变幅载荷两类典型工况,推导积矩相关系数和Kendall秩相关系数的计算式,从定性和定量角度分析结构系统各单元疲劳失效内在的统计相关机理。单元寿命相关性主要来自应力过程特征量的分散性,而材料性能的分散性则减轻相关程度。根据单元失效的统计相关机理,利用阿基米德族的Clayton Copula建立串联、并联结构系统的疲劳寿命可靠性模型。分析表明:Clayton Copula形式简洁,可细腻刻画单元对数寿命联合分布密度等高线呈现的非对称形态,由此建立的概率模型计算精度高。算例验证了所提方法的合理性和可行性。新模型可用于共因载荷多次作用下结构系统的疲劳寿命可靠度预测,并为考虑多模式损伤耦合的装备可靠性设计及概率评估提供新工具。     

基于有限元的深沟球轴承应力和刚度研究

根据6003深沟球轴承参数,建立了轴承有限元分析模型,基于静力学方法计算了轴承的应力和变形。根据轴承转动的周期性特征,分析了轴承在一个转动位置周期内滚动体的应力和轴承整体刚度的变化规律。分析结果表明：在轴承转动过程中,滚动体的应力和轴承刚度均呈周期性变化,当某滚动体处于径向受力方向时,该滚动体的应力最大,同时轴承的整体刚度也最大。     

随机载荷下滚动轴承系统疲劳可靠性分析

传统的轴承疲劳寿命可靠性研究主要是在稳定载荷条件下对单个轴承寿命可靠度的研究。基于概率Miner累积损伤理论,推导随机载荷下滚动轴承的疲劳寿命及可靠性计算公式,并针对滚动轴承系统阐述随机载荷下各轴承的失效相关机理。根据载荷离散化思想,运用随机事件的全概率公式,推导随机载荷下滚动轴承系统的疲劳可靠度计算公式。该公式考虑了系统各轴承的失效相关性,可更客观地描述系统寿命与各设计参数的内在关系。算例以并联行星齿轮轴承系统为分析对象,运用随机载荷下滚动轴承系统的疲劳可靠度公式得到合理结果。新模型与方法可为滚动轴承系统寿命评估与可靠性分析提供理论依据。     

基于51单片机的线阵CCD驱动设计

通过STC89C52单片机平台,以4路驱动信号的TCD1208AP和6路驱动信号的TCD1501D为例,采用分割法对驱动信号进行了分析与编码.根据线阵CCD驱动信号数量的不同,分别采用单周期和双周期指令完成了驱动时序的编程实现和实验验证.该方法应用高执行效率的51汇编指令,驱动信号频率高、稳定性好,充分发挥了单片机和线阵CCD的综合性能.     

高速钢轧辊差温热处理残余应力的数值分析

利用有限元软件MSC. Marc建立了高速钢复合轧辊差温热处理过程的仿真模型,分析了差温加热与淬火过程中轧辊残余应力的变化与分布规律。通过比较有限元结果与试验结果,验证了仿真模型的准确性。在此基础上,研究了差温加热速度、塑性变形和材料组织转变对残余应力的影响,本文结果为阐明轧辊热处理残余应力的产生机理及合理安排热处理工艺提供了参考。     

系统共因失效概率分析的非经验模型

根据载荷-强度干涉理论,探讨了系统共因失效发生及作用机理,揭示了元件强度统计独立时由系统共因载荷引发元件失效相关的基本规律。采用相关系数建立了共因载荷随机变量方差、元件强度随机变量方差以及失效相关程度之间的近似关系,并导出系统共因失效概率定量分析的非经验模型。针对系统低阶共因失效数据已知而系统载荷分布及元件强度分布未知的现实条件,提出了计算系统共因失效概率的实用方法。该模型与方法直接体现了共因失效内在机理,克服了传统模型过多依赖历史数据或主观经验而忽略共因失效发生及作用规律的局限,为冗余系统风险数据分析、概率预测,特别是可靠性设计提供了新途径。      

可修系统剩余寿命分析的广义发生函数法

系统剩余寿命是机电装备面向多生命周期设计、制造与服役的重要分析指标。基于更新过程理论,通过引入广义发生函数(UGF),提出一种针对元件及系统有限时间区间的剩余寿命概率分析的实用方法。当系统各元件承受具有整体不确定性的平稳载荷随机历程时,直接根据元件在各等效恒幅应力水平下的失效数据构建元件条件寿命发生函数,由自定义复合算子分别计算相应的系统条件剩余寿命发生函数,经统计平均得系统剩余寿命分布。运算过程中,可利用近似项合并技术大幅度提高分析效率。新方法适用于元件寿命为任意分布随机变量场合,并体现各元件因等效恒幅应力不确定而引发的失效相关性,可为装备系统剩余寿命精细化分析开辟新途径。     

基于Copula失效相关结构系统的失效概率计算

针对具有相关失效模式的结构系统可靠性分析问题,提出利用Copula计算结构系统的失效概率。Copula函数可以采用多种边缘分布函数来推求联合分布函数,构造随机变量间的相关结构。该方法分别以各失效模式的功能函数值为Copula分析变量,利用MATLAB软件和Monte Carlo模拟法产生的随机抽样数据估计Copula参数,实现各功能函数间的联合概率分布函数的Copula建模,从而可以利用Copula计算结构系统的失效概率。最后用工程算例验证该理论方法的可行性,为具有相关失效模式的结构系统可靠性分析提供新途径。     

基于Nataf变换的载荷相关系统风险预测方法

以元件安全裕度为基本随机量,基于Nataf变换建立载荷相关系统共因失效概率定量分析的非经验模型,实现原始概率空间向独立标准正态空间的映射,从而把共因元件组的联合失效概率值转化成一维标准正态积分的乘积。针对系统低阶共因失效数据已知而系统载荷分布及元件强度分布未知的现实条件,提出载荷相关系统风险预测的实用方法。该模型与方法直接体现共因失效内在机理,克服传统模型过多依赖历史数据或主观经验而忽略共因失效发生及作用规律的局限,为复杂系统风险数据分析及概率预测提供了新途径。