基于载荷-强度干涉模型的零件可靠性分析

分析了随机载荷大小对强度退化的影响,提出考虑强度退化和载荷作用次数的可靠度计算模型。该模型通过计算当量载荷,将随机载荷作用下的强度退化过程等效为确定性载荷作用下的退化过程,得到零件可靠度与载荷作用次数的关系,在此基础上,通过分析不同载荷出现次数与时间的关系,得到多个载荷共同作用下零件可靠度随时间的变化规律。     

基于参数估计区间的应力-强度干涉模型

经典干涉模型未考虑设计变量的统计性不确定性影响,笔者从应力-强度干涉模型和统计区间估计理论出发,给出了考虑统计性不确定性的可靠性指标β的描述与计算,建立了基于参数估计区间的应力-强度干涉模型,获得了统计性不确定性和样本容量之间的关系。分析结果表明:笔者提出的干涉模型可以很好地描述统计性不确定性。     

载荷作用次数和强度退化对SSI模型的影响

在考虑循环载荷作用下强度随使用时间不断退化时,研究了应力-强度干涉模型下的可靠性统计推断问题,给出了一个考虑载荷作用次数应力-强度退化干涉失效模型.应用应力-强度干涉可靠性分析模型进行实例分析计算,结果与实验值符合很好,说明所提出新模型是合理有效的,更符合实际情况.     

基于叶素-动量理论及有限元方法的风力机叶片载荷分析和强度计算

风力机叶片是整个风力发电机组的核心部件,其结构需保证风力机可以有足够的刚度、强度和稳定性.风力机叶片所受载荷是强度分析的关键.运用CATIA对风力机叶片进行三维建模,得到叶片的外型参数.基于叶素-动量理论(BEM)对风力机在正常工况下所受到的载荷进行分析和计算,并利用有限元软件(ANSYS)对其进行应力分析,得到了叶片上的应力分布规律,并对其进行了强度校核.分析结果可为风力机叶片载荷研究做参考.     

极值超出量服从广义Pareto分布的载荷谱外推方法研究

提出了极值超出量服从广义Pareto分布的载荷谱外推方法。将所提方法运用到汽车用户典型路面载荷谱的外推中,分别拟合了形状参数为零和不为零的广义Pareto分布函数,对比分析了不同形状参数的分布函数对载荷谱外推结果的影响。将外推前后的载荷谱、采集载荷谱分别从幅值域和频率域进行了对比分析,研究结果表明:基于广义Pareto分布函数形状参数为零的载荷谱外推方法可得到偏于保守的外推结果;基于广义Pareto分布函数形状参数不为零的外推方法得到的外推载荷谱幅值比采集载荷谱幅值偏大。     

考虑载荷作用次数的零部件可靠性模型

研究随机载荷多次作用时零件的失效过程,建立载荷多次作用下的零件可靠性模型.从载荷作用的统计学意义出发,根据顺序统计量的性质,建立载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数.运用应力-强度干涉模型建立零件在单一失效模式下载荷多次作用时的可靠性模型.最后,运用Monte Carlo方法对可靠性模型进行仿真实验,证明模型的正确性.     

机械可靠性理论、方法及模型中若干问题评述

阐释可靠性理论发展现状,剖析当前机械可靠性理论、观点、方法及模型方面存在的一些问题。主要内容包括可靠性分析与评估涉及的失效率曲线的形式及其成因,寿命分布的形式、影响因素,寿命分布形式与失效率曲线形式的一致性问题,以及系统可靠度与零件可靠度之间的关系及影响因素;可靠性设计方法中应力-强度干涉模型的数学本质、工程背景及其应用;可靠性分配原则中"重要度"与"载荷严酷度"的定义及表达等。     

应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法

针对滚动轴承可靠性低、缺乏设计依据等问题,提出一种应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法。考虑滚动轴承实际承载当量动载荷和规定当量动载荷的随机特性,假设两者为服从对数正态分布的随机变量,建立滚动轴承可靠性评估与设计模型。其次,对多型号多工况下的深沟球轴承和角接触球轴承进行仿真验证,结果表明:本文提出的滚动轴承可靠性评估与设计方法,通过分析当量动载荷的许用范围,结合轴承设计公式可以使优化后的轴承满足在该工况下的目标可靠性寿命,准确有效的实现滚动轴承的可靠性评估与设计。     

应力—强度干涉的直方图模型及可靠度计算的发生函数法

为解决应力与强度的精确概率分布密度函数未知时的结构可靠性分析问题,提出了一种基于通用发生函数和直方图的可靠度近似计算方法。对于应力与强度的有限个实验数据,经过统计分析后绘出其直方图。对传统的通用发生函数法进行扩展,提出了一种区间值型的发生函数。用扩展后的发生函数对应力与强度的统计直方图进行数学表征,进而提出了一种基于直方图的应力-强度干涉模型。用区间值型发生函数法对结构的极限状态函数进行组合运算,获得极限状态函数的区间值型发生函数表示。定义了极限状态函数的概率质量加权系数,通过安全域内所有概率质量的加权累加获得结构的可靠度。给出了三个典型的可靠度计算实例。实例表明,所提出的方法具有较高的可靠度计算精度,是一种有效的可靠性分析新方法。     

基于Pro/E的混凝土泵车虚拟样机建模及载荷分析

以市场上比较常见的混凝土泵车为研究对象,利用三维建模软件Pro/E对混凝土泵车进行建模,并在此基础上对混凝土泵车臂架系统工作时所受载荷进行分析及确定,为研究混凝土泵车的动态特性奠定了基础。     

应力-强度干涉模型在系统失效概率分析中的应用及相关问题

研究一般串联、并联及K／N表决系统（不要求系统中各零件失效事件是相互独立的）的失效概率建模与失效概率预测。通过详细考察、深入分析应力-强度干涉理论、方法及其在零件失效概率和系统失效概率计算中的建模过程，介绍“系统级”的应力-强度干涉模型及其在系统失效概率分析中的应用，并给出应用实例及其与实验观测结果的比较。与传统的先计算零件失效概率，再在各零件失效相互独立的（不真实）假设条件下建立串联、并联、表决等系统失效概率模型的方法不同，文中提出应用“系统级”的应力-强度干涉分析直接建立系统失效概率模型的方法。为应用应力-强度干涉模型预测系统失效概率，首先详细分析传统的零件失效干涉分析过程中发生的系统可靠性信息损失问题。分析表明，零件失效概率的不确定性与载荷分散程度有关，在传统的应用应力-强度干涉模型计算零件失效概率过程中遗失的失效相关性信息对系统失效概率估算是十分重要的。在此基础上，指出无法通过传统的零件可靠度参数构建一般系统（具有失效相关性的非独立失效系统）可靠性模型的原因。最后，建立能根据系统低阶失效数据预测高阶失效概率的参数化模型。     

基于多刚体离散元模型的柔顺机构动力分析新方法

柔顺机构是部分或者全部由其构件的预期弹性变形来传递运动和力,这使得构件的弹性变形一般都较大。它的分析一般属于几何非线性问题。基于弹性体的多刚体离散元模型,研究了柔顺段和柔顺机构的多刚体离散元建模方法,推导了柔顺机构系统的一般控制方程,该方程可以解决柔顺机构的特征频率和几何非线性变形问题。并给出了算例,计算结果表明多刚体离散元方法能较好解决柔顺机构的几何非线性静力学和动力学分析。     

基于GTN模型的汽车座椅调角器失效分析

针对汽车座椅调角器在极限工况下发生的失效现象,通过建立有限元仿真模型的方法,得到各个零件的应力和变形分布,并为进一步的结构优化设计提供指导。其中调角器各个零部件采用弹塑性结合GTN模型的本构关系来描述,通过采用不同的流动应力模型和损伤参数,并与单轴拉伸试验结果对比,得到实际材料的力学参数组合。应用反向分析得到的材料参数赋予各个零部件,并采用显式动力学的方法对调角器进行仿真分析。结果表明滑槽板凸台根部区域出现了断裂剪切带。提出的方法为调角器的结构强度校核提供指导。     

基于多物理量有限元模型的电磁阀失效分析

针对电磁阀失效机理不明确,缺乏有效的故障分析手段和方法等问题,设计电磁阀加速寿命实验,提出了基于多物理量有限元模型的电磁阀失效分析方法。首先利用Ansys有限元软件建立电磁阀温度场模型,计算各部件温度分布;其次将计算得到的温度作为新的载荷加入机械应力场模型求解过程中,得出由热应力和机械应力共同作用下的耦合应力值;最后在综合分析温度与耦合应力对电磁阀影响的基础上,通过实验数据和仿真结果的对比,分析得出一种电磁阀缓变失效机制。结果表明:线圈产生高温易破坏线圈绝缘层,同时由高温产生的热应力与机械应力的耦合效应会对绝缘橡胶产生挤压,温度与耦合效应的共同影响导致线圈在相互接触过程中不断短路,直至铁芯所受电磁力低于其工作阀值时不能克服弹簧的弹力运动,最后造成电磁阀的缓变失效,实验测定结果与数值仿真结果相符合。该方法可广泛适用于其它类型电磁阀的故障分析,为电磁阀的可靠性设计和延寿研究提供参考。     

基于Vine Copula模型的失效相关机械零件可靠性分析

针对多失效模式相关的机械零部件,利用Copula函数描述相关性方面的优势,提出了一种多失效模式相关机械零部件的可靠性建模方法。基于Vine Copula函数将复杂多失效相关的机械零件可靠性问题转换为对多个二维Copula函数进行分析,采用极大似然估计法和AIC信息准则识别最优二维Copula函数。机械零部件失效模式相对较少,获得失效样本就少。为了避免AIC值的变异性,基于改进参数的Bootstrap法提出了失效样本容量较小时最优二维Copula函数的识别。利用Matlab进行模拟检验了改进参数Bootstrap法可行性,进而运用Vine Copula模型来求解多失效模式相关机械零部件的可靠度。最后通过传动轴的算例与其它方法进行比较得出所述方法的合理性、有效性。     

基于内聚力模型的某传动机构涂层失效分析

硬质涂层具有耐磨性好,接触疲劳寿命高的优点,广泛应用于航天航空领域。然而在重载工况下,涂层基底的界面处可能会发生脱层失效,影响机械零件的可靠性。近年来涂层失效机理及增强涂层结合能力的研究逐渐受到关注。采用内聚力的理论模型,结合有限元模拟的方法,对涂层基体的界面分层失效行为进行分析。研究结果表明,基于内聚力理论模型的仿真分析结果与试验结果对比吻合程度高。在此基础上,讨论了不同因素对涂层结合能力大小的影响。增加涂层厚度和提高涂层弹性模量均可以提高界面的结合能力,增加零件的承载范围。     

锥面过盈联接静力分析的一种工程方法

锥面过盈联接应力问题本质上是空间轴对称问题。在锥面过盈联接几何模型分析的基础上,运用平面应力问题和平面应变问题结合的方法求解,并结合该问题的边界条件,通过定义尺寸影响系数,得到有限尺寸条件下锥面过盈联接的位移和应力的解析式。结合一个算例,用有限元方法检验该求解方法的有效性,而内、外锥角在不同组合情况下最大相对误差的分析结果表明该方法在一定范围里还具有普适性。通过深入分析几何模型中相关的结构几何参数对外环径向位移的影响规律,为圆锥过盈联接的合理设计提供指导。     

多状态系统共因失效分析及可靠性模型

基于发生函数法建立了含共因失效的多状态系统可靠性分析模型,通过改进的发生函数法求取多状态不可修串并联系统的可靠度函数。具体分两个步骤:①先不考虑共因元件组的影响,用发生函数表示系统的性能分布。②在“系统层”对共因元件组元件各状态信息进行分析,再用分析结果对系统发生函数进行修正,最终得到系统可靠度函数。     

基于性能退化数据和竞争失效分析的可靠性评估

研究竞争失效模式下的可靠性评估问题,同时考虑退化失效和退化过程中的突发失效对系统可靠性的影响.针对退化轨迹建模方法的不足,采用退化量分布函数描述产品性能的退化过程.考虑突发失效与退化程度的相关性,提出从退化量角度计算突发失效的累计分布函数.在退化量分布函数中按照一定的条件概率剔除突发失效,建立竞争失效的可靠性评估模型,...     

FAULT DIAGNOSIS APPROACH BASED ON HIDDEN MARKOV MODEL AND SUPPORT VECTOR MACHINE

Aiming at solving the problems of machine-learning in fault diagnosis, a diagnosis approach is proposed based on hidden Markov model (HMM) and support vector machine (SVM). HMM usually describes intra-class measure well and is good at dealing with continuous dynamic signals. SVM expresses inter-class difference effectively and has perfect classify ability. This approach is built on the merit of HMM and SVM. Then, the experiment is made in the transmission system of a helicopter. With the features extracted from vibration signals in gearbox, this HMM-SVM based diagnostic approach is trained and used to monitor and diagnose the gearbox's faults. The result shows that this method is better than HMM-based and SVM-based diagnosing methods in higher diagnostic accuracy with small training samples.