样本信息聚集原理改进及其在铁路车辆结构疲劳评定中的应用

疲劳S-N曲线是高速动车组结构设计中最重要的基础数据。降低样本数据的离散性和提高寿命预测的准确性一直是铁路车辆结构长寿命安全可靠服役的热点研究课题,经典的样本信息聚集原理(Sample polymerization principle,SPP)能够确保小样本疲劳数据统计处理的准确性,但在寿命估算的可靠性上还有改进空间。通过参数搜索的优化建立应力与标准差之间的关系,实现不同应力水平下标准差的最优取值,从而提出一种新的基于SPP的概率疲劳S-N曲线拟合方法。研究结果表明,与成组法相比,基于(X-x-x-x)型数据的疲劳P-S-N曲线的斜率和截距的相对误差小于3%,估算寿命仅为成组法5%;在处理(x-x-x-x)型数据时,估算寿命约为传统方法的0.1%。在应用于高速列车焊接结构时,改进方法充分考虑了因焊接缺陷引入的离散性,预测的疲劳寿命更加可靠与合理。由此可见,改进的SPP以及标准差参数寻优技术不仅可以确保小样本数据的拟合精度,而且能够获得更加可靠的疲劳P-S-N曲线,工程应用中得到更保守的预测结果。     

风电装备传动系统及零部件疲劳可靠性评估方法

载荷是导致失效直接原因,是影响产品可靠性的重要因素,风电装备在服役过程中经历的载荷-时间历程及其不确定性有明显的特点。由于服役方式的特殊性,一个风力发电厂中安装在不同位置的发电装备的服役载荷历程会有明显的差别。从风力发电机服役地域位置和时间两个方面描述风力发电机载荷历程的概率特性,并以此为基础,基于全概率计算原理研究风力发电机传动系统及其零部件疲劳可靠性分析与建模方法。内容包括复杂载荷历程不确定性表征方法、随机变幅载荷历程下疲劳累积损伤与等效循环应力计算方法、根据应力分布和条件寿命分布计算疲劳可靠度的方法,以及根据多级小样本疲劳寿命试验确定不同循环应力水平下疲劳寿命分布参数的方法。     

齿轮疲劳特性小样本试验统计分析方法

利用STRONl603型电磁谐振疲劳试验机,采用双齿脉动加载法,对38Si Mn Mo调质齿轮试件进行了弯曲疲劳试验,在短寿命区采用4级恒定应力水平成组试验法,在长寿命区采用应力升降法,获得了齿轮弯曲疲劳寿命。对试验数据采用Monte-Carlo模拟法估计分位秩,再利用回归法得到了不同应力水平下的三参数威布尔分布参数及应力-寿命曲线,这套方法将为齿轮的弯曲疲劳试验数据的整理提供真实可靠的基础。     

随机载荷下疲劳寿命的估算

复杂随机载荷下疲劳寿命的评估，一直是工程上所关心的问题之一。在设计阶段，通常难以确定详细的应力历程，因而也无从进行循环计数和累计损伤。本文基于传统的疲劳设计思想和概率分析方法，综合考虑平均应力的影响和疲劳寿命固有的分散性，研究了宽带随机载荷作用下疲劳寿命的估算问题     

航空发动机主轴轴承可靠性评估方法

航空发动机主轴轴承的可靠性要求高,生产批量小且成本高。因此,航空发动机主轴轴承的试验只能做小子样、短时间的定时截尾试验。另外,由于轴承寿命潜力较大,在进行试验机试验时,往往轴承难以失效,由此提出了小样本数据的评估问题。     

P-da/dN-△K曲线测试的小样本方法

提出一种测试高可靠度Ｐ－ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的小样本方法,该方法可以综合利用以往的经验数据和当前试验数据来确定疲劳裂纹扩展性能曲线。与传统的只能利用当前试验数据确定Ｐ－ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的方法相比,其可利用的信息量了大幅度增加,所以在精度相同的情况下,可以节省大量试件;或在试样数一定的情况下,又可大大提高预测精度。文中还给出了一个试验对比实例。     

随机载荷作用下结构低周疲劳可靠性研究

将影响结构低周疲劳寿命的不确定因素视为随机变量,基于可靠性分析理论,从概率论和数理统计的角度出发对随机载荷作用下的结构低周疲劳进行了可靠性分析.利用Neuber法得到低周疲劳结构的随机应力和应变响应.将随机载荷作用下的结构低周疲劳表示为材料参数、结构尺寸、载荷等随机变量的函数,并推导出了功能函数对随机变量偏导的表达式.算例显示了该方法的有效性和适用性.     

电子产品小样本可靠性评估与更新方法

首先建立子系统可靠度积商及线性组合的置信限公式,解决了一般复杂系统可靠度和可靠寿命置信限计算难题。然后针对大型电子产品难以进行大量可靠性试验的问题,提出一种电子产品小样本可靠性评估与更新方法,包括整机小样本可靠性评估方法和整机小样本可靠性更新方法。小样本可靠性评估方法能够根据电子产品子系统的试验结果给出整机可靠度和可靠寿命的置信限,而小样本可靠性更新方法则能够根据整机试验结果或外场实际使用数据,对其整机可靠度和可靠寿命的置信限进行更新。文中详细讨论了工程中常见的定时截尾试验和定数截尾试验的情况,给出了整机小样本可靠性评估和更新的公式。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,本文方法能够显著提高整机寿命预测和可靠性评估精度。     

小样本下轴承可靠性评估方法对比分析

针对高可靠性长寿命轴承在小样本试验方案下的可靠性评估问题,介绍了3种基于Weibull分布的小样本分析方法,通过Monte Carlo进行计算机模拟,对比分析了3种方法在不同Weibull分布参数、样本量和失效数下的评估效果。结果表明,在小样本情况下(n≤10),各方法的差别较大,但随样本量和失效数的增加,差别越来越小。BLIE法的评估效果最好,MUME法次之,LSR法最差。     

基于联合概率密度的随机声疲劳寿命估算方法

针对燃烧室火焰筒结构随机声疲劳问题,根据有限带宽高斯白噪声载荷作用下结构振动响应功率谱密度得到雨流循环均值-幅值条件概率的计算式,结合雨流循环幅值概率密度Dirlik经验公式推导出雨流循环均值-幅值联合概率密度函数,克服了在疲劳寿命估算中只考虑幅值、忽略雨流循环均值影响的局限性。根据Miner线性累积损伤理论,运用获得的联合概率密度函数建立声疲劳寿命的估算方法。以某型航空发动机燃烧室火焰筒结构为例,利用耦合的有限元和边界元方法进行振动响应计算分析。基于应力响应结果,运用提出的方法对火焰筒结构进行疲劳寿命估算,并分析不同声压级的声载荷对火焰筒结构疲劳寿命的影响。研究表明,该方法对航空薄壁结构声疲劳寿命分析具有适用性。     

基于小子样最差和最好试验结果的寿命分散系数法

推导了基于对数正态分布小子样最差和最好试验寿命的分散系数计算公式。采用本文公式先计算了置信度为0.95、可靠度为99.87%、Nm ax/Nm in=6时的寿命分散系数。本文基于最差试验寿命和中位寿命的分散系数与已有分散系数吻合良好;本文基于最好试验寿命的分散系数大于并等于文献给出的分散系数,经分析本文分散系数更合理。最后给出置信度为0.95、可靠度为0.99865、Nm ax/Nm in=10时的寿命分散系数供工程中寿命评估时参考。     

基于随机最优控制的主动悬架构件的动态疲劳可靠度分析

针对两自由度的车辆模型,应用随机振动和随机最优控制的理论,推导悬架构件随机动载荷的统计规律的计算方法,建立变车速情况下随机动载荷的概率模型,提出基于随机最优控制的主动悬架构件的动态疲劳可靠度的分析方法。仿真结果表明,主动悬架构件随机动载荷明显大于被动悬架构件随机动载荷,主动悬架系统构件的动态疲劳可靠度在整个使用过程中都要低于普通被动悬架构件的动态疲劳可靠度,说明主动悬架构件的可靠性较普通被动悬架有所降低。     

基于模糊理论L-R模糊数对压缩机主轴的疲劳可靠性分析

针对压缩机主轴在使用中频繁发生断裂这一问题,用模糊理论L-R模糊数法有针对性地给出其安全使用概率与寿命之间的关系。通过算例表明,应用L-R模糊数数值计算方法计算主轴的失效可能度,即得出可靠度R=0.979580,与常规设计中可靠度的计算相对比,L-R模糊数由于在某种程度上反映设计中的复杂性,故计算结果更能反映实际结构和零件强度的真实情况,与工程实际更吻合。     

基于样本法的某型飞机救生机构振动疲劳寿命估算

利用样本法对某型飞机救生机构的振动疲劳寿命估算过程进行了探讨,给出了具体的演算步骤,得到了该机构的振动疲劳寿命,并将其与试验结果进行了对比。结果表明:采用样本法获得的预测结果与试验值一致,二者的相对误差为7.02%,验证了救生机构振动疲劳寿命估算结果的准确性和样本法的有效性。     

基于多源信息的复杂装备测试性评估

针对目前复杂装备测试性评估中的小子样问题,在对经典评估方法和传统Bayes评估方法进行分析的基础上,提出了一种基于多源信息融合的测试性评估方法。该方法综合考虑了多源信息的可靠度和可信度,较为合理地解决了多源信息对复杂装备测试性水平反映的可靠程度问题,以及融合求解后验分布时,因多源信息和现场试验信息的异总体特性而导致的小子样现场试验信息被淹没的问题。以某型火控系统测试性评估为例进行了研究,并与经典评估方法、传统Bayes评估方法进行了比较。结果表明,基于多源信息融合的测试性评估方法所得到的结果更为合理,在处理现场试验信息为小子样的问题时,更具优势。     

基于相似原理的摩擦材料1：5缩比台架及其可比性分析

因试验设备结构、功能不同，导致车用摩擦材料摩擦磨损性能的小样试验结果与台架试验相差较大。为提高小样试验与台架试验的可比性，依据相似原理，并参照现有JFl22型轻轿车1：1惯性台架试验机的参数，研制了JFl22SB型摩擦材料1：5缩比台架摩擦试验机，用于轿车盘式制动器摩擦衬片的缩比试验。介绍了1：5缩比台架摩擦试验机的设计准则、缩比比例、主要参数和结构，并采用同一个试验方法标准SAEJ2681，与1：1台架进行了对比试验，结果表明：二者的试验数据具有良好的一致性和可比性。     

疲劳寿命小子样可靠性试验评估方法研究

阐述疲劳寿命可靠性的概念；提出疲劳寿命可靠性性的安全裕量方程，给出可靠性性计算机公式；结合ｔ分布区间估计理论，提出小于样可靠性试验评估的贝叶斯方法；分别给出２种方法的小子样可靠性试验可靠度的计算公式和寿命预测公式；用算例阐明基本概念及方法思路。     

基于疲劳可靠性的起重机结构安全检测

目前国内起重机都是通过每年定期对其重要部位进行检测后,来判断结构的安全状况,这种检测方式具有很大的盲目性,本文通过对起重机工作过程中的应力-时间历程进行分析,计算出其疲劳可靠度指标曲线,并参考起重机结构需要进行检测的最低目标可靠度指标曲线,来判断结构的安全状况并确定结构需要进行检测的时间点,这种基于疲劳可靠性的起重机结构安全检测方法既节约了检测成本,又保证了其能安全有效的运行。     

齿轮弯曲疲劳寿命及可靠性分析研究

齿轮是传动系统中的关键部件,对其疲劳寿命及可靠性研究非常重要.采用了名义载荷法完成齿轮疲劳寿命的估算并对其可靠性进行研究.将齿轮材料属性定义为结构钢,给定齿轮工作载荷谱,并基于疲劳损伤理论Miner,完成时齿轮疲劳寿命的研究.