小样本加速寿命试验设计与评估方法

针对工程上加速寿命试验仍然存在时间长、试样多的问题,提出一种小样本加速寿命试验设计与评估方法。该方法只需在两个加速应力水平下进行加速寿命试验,即可对产品在正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命进行评估。文中首先利用工程上常用的线性加速模型（如阿伦尼斯模型、逆幂律模型和指数模型等）建立了正常使用应力水平下可靠寿命的单侧置信下限与两个加速应力水平下的可靠寿命置信限之间的数学关系式,给出了正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限评估方法。然后分别对指数分布、两参数Weibull分布和对数正态分布的定数截尾加速寿命试验情况进行了详细讨论,给出了相应的正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限计算公式。该方法计算简单,而且对完全数据、不完全数据以及各种分布均适用。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,与需要在多个加速应力水平下进行寿命试验的传统方法相比,本文方法不但可以节省大量试样和试验时间,而且理论上更加严谨,精度更高。     

机电产品不完全数据可靠性评估方法

针对机电产品可靠性试验中经常出现随机截尾不完全数据的情况,提出一种机电产品不完全数据可靠性评估方法.鉴于机电产品寿命通常遵循指数分布或两参数Weibull分布,文中首先采用可靠性更新的方法,推导出指数分布不完全数据的可靠度和可靠寿命单侧置信下限公式,然后进一步建立了两参数Weibull分布的可靠度和可靠寿命单侧置信下限...     

程序块谱和随机谱下的可靠寿命消耗评估方法

针对加速寿命试验中常见的程序块谱和随机谱加载的情况,建立一种机电产品可靠寿命消耗评估方法.首先根据等损伤原理,建立了程序块谱和随机谱与标准载荷加载下的可靠寿命单侧置信下限之间的关系,分别对单应力和双应力、三应力等多应力情况的程序块谱和随机谱加载进行了详细讨论,然后给出了相应的可靠寿命消耗和剩余可靠寿命百分比及其置信限的...     

小样本加速寿命试验方法

针对工程上常见的加速寿命试验中加速系数未知的情况,建立一种小样本加速寿命试验方法,该方法只需在两个加速应力水平下进行加速寿命试验,即可对产品在正常使用应力水平下的寿命和可靠性进行评估。根据正常使用条件下的可靠度和置信水平要求,采用两个加速应力水平下具有相同可靠度和置信水平的寿命单侧置信下限之比作为加速系数,该加速系数考虑了可靠度和置信水平的影响,在推断正常应力水平下的可靠寿命和可靠度单侧置信下限时,可以有效减小误差,提高精度。文中详细讨论了阿伦尼斯模型、逆幂律模型和指数模型等三种常用加速模型下的加速系数、寿命预测和可靠性评估。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,传统方法需在多个加速应力水平下进行寿命试验,与之相比,本文方法可以节省大量试样和试验时间。     

基于随机分析的结构高周疲劳寿命估算

首先,为了克服二参数幂函数只适于表示中等寿命区S-N图线段的局限,文中采用三参数幂函数及两个二参数幂函数两种方法表示S-N曲线中、高周寿命段.然后,基于随机过程、Miner线性累积损伤理论及构件P-S-N曲线,分别导出窄带和宽带情况下适用于高周疲劳且具有一定可靠度的疲劳寿命计算公式.最后,对一随机加速度功率谱作用下的机载杆天线进行疲劳寿命估算.     

PW200转向架的疲劳可靠性分析

以PW200铁路客车转向架为研究对象,在获得包括长寿命范围在内的结构概率疲劳S-N曲线的基础上,对转向架的关键部位进行了疲劳可靠性分析。应用已有的PW200转向架线路实测应力谱,结合Miner准则,得到了各部位在任意给定可靠度和置信度下的使用寿命。同时,也获得了95%置信度和不同设计寿命下各部位的可靠度。确定了转向架的薄弱部位,提出了改进意见。     

正态分布定数和定时截尾数据可靠性评估方法

定数和定时截尾试验是工程上非常重要的一类寿命试验,目前对于产品寿命遵循指数分布情况已有成熟的可靠性评估方法,但是对于工程上常见的产品对数寿命遵循正态分布的情况,还难以根据定数和定时截尾寿命试验数据进行可靠性评估。为此,本文首先提出一种正态分布定数截尾数据可靠性评估方法,能够根据定数截尾寿命试验数据评估产品高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信限,以及给定时刻下高置信度的可靠度单侧置信下限。然后进一步将该方法推广到定时截尾试验的情况,给出一种正态分布定时截尾数据可靠性评估方法,能够根据定时截尾寿命试验数据进行高置信水平的可靠性评估。从而使工程上许多无法处理的定数或定时截尾寿命试验数据得以统计分析,实现小样本可靠性评估。     

基于道路载荷的汽车结构件可靠性试验方法研究

基于疲劳伪损伤相关性分析,建立了与道路载荷等效的程序载荷谱;对构件疲劳寿命进行了威布尔分析,建立了在一定置信度、可靠度条件下最少样件的可靠性试验方案。通过变速箱支架台架可靠性试验,复现了与道路试验相同的失效模式、疲劳失效寿命,分析了影响变速箱支架疲劳寿命的因素,并验证了试验方法的有效性。     

基于载荷谱的三峡升船机齿条疲劳寿命评估

针对三峡升船机齿轮齿条在全寿命周期内可能面临疲劳失效的问题，基于驱动电动机以及同步轴转矩计算出的齿轮齿条载荷，构建了包含受力齿面、载荷循环次数的齿条载荷谱；结合齿条的S-N曲线、Miner线性累积损伤准则，计算了齿条在设计寿命35年内的损伤度及剩余疲劳寿命。此外，采用累积迭代法计算了齿条的接触、弯曲安全系数，实现了齿条实际载荷与设计载荷下安全系数的相互对比与运行安全性能验证。研究表明，齿条上齿面的啮合次数较多，其概率为73.03%；在设计寿命内，齿条上齿面的接触疲劳总损伤度为1.65×10^-12，按载荷谱的总循环次数为1.87×10¹⁷；齿条上齿面的弯曲疲劳总损伤度为8.15×10^-14，按载荷谱的总循环次数为3.78×10¹⁸，齿条在设计寿命35年后具有很长的剩余疲劳寿命；齿条的接触安全系数SH=2.958，弯曲安全系数SF=8.106，均大于所选取的较高可靠度下的最小安全系数与设计载荷下的计算安全系数，升船机齿条的安全裕量充足。研究丰富了超大模数齿轮齿条疲劳寿命领域的相关研究，为三峡升船机的运行...     

基于威布尔分布k故障试验的寿命可靠性评估

为了评定零构件的寿命可靠性,给出产品寿命服从二参数威布尔分布、基于任意第k试验故障的寿命可靠性评估的理论计算公式。采用此公式可建立任意置信度的可靠寿命抽样表。文中给出了置信度为95％、可靠度为99．87％、形状参数为3．6时的可靠寿命抽样表。采用本文公式可确定给定可靠度、设计寿命、破坏数及子样数时的试验截尾时间,或者给定设计寿命、可靠度、置信度、子样数及试验时间时试件的最大允许故障教。本文给出的理论公式为零构件概率寿命试验评估提供了一种方便可行的方法。     

用代表中值损伤的"飞行大纲"编排飞机载荷谱的方法

通过对飞机使用情况的统计分析，在“用中值寿命(损伤)代表起落编制飞机载荷谱方法”的基础上，提出用代表中值损伤的飞机实用“飞行大纲”来编排各代表起落的编谱方法。按这种方法编出的载荷谱，能真实地反映整个机群的平均使用情况。     

汽车车轮疲劳寿命预测方法的研究

根据疲劳寿命预测理论 ,建立 14× 5 .5J车轮受力危险点的疲劳寿命曲线。以车轮弯曲疲劳试验和有限元分析数据为基本参数 ,采用名义应力法和局部应力—应变法中的莫罗修正公式和史密斯修正公式 ,对 14× 5 .5J车轮分别在等幅载荷和载荷谱作用下进行疲劳寿命预测。运用可靠性理论 ,分别对等幅载荷和载荷谱作用下计算出来的疲劳寿命进行可靠度分析。结果表明 ,名义应力法和史密斯修正公式预测汽车车轮疲劳寿命具有较高的可靠性     

基于实际载荷谱的汽车半轴疲劳寿命预测

汽车半轴是汽车传动系统的重要零部件之一。准确预测汽车半轴疲劳寿命是汽车半轴疲劳分析的重要环节。利用垫江汽车试验场采集的实测载荷谱,提取汽车左半轴强化耐久工况、动力工况和高速工况的一个循环作为样本载荷。经过预处理后,利用四点雨流计数法得到载荷雨流循环矩阵,并将样本载荷外推到整个试验场疲劳耐久试验所要求的全寿命载荷。利用疲劳应力集中系数、疲劳尺寸系数以及表面敏感系数对材料S-N曲线进行修正得到可用于寿命预测的构件S-N曲线;最后,以Miner线性损伤累积理论为基础,结合疲劳分析软件预测了汽车半轴疲劳寿命。     

高速客车转向架构架焊接接头疲劳可靠性分析

为研究构架焊接部位的疲劳可靠度,根据国内Q345焊接头的疲劳数据,结合包含超长寿命概率S-N曲线,建立了动车组转向架焊接构架横向对接、横向T形和纵向T形焊接头的概率疲劳S-N曲线。以我国高速动车组典型的CRH2动车组转向架构架为研究对象,确定了其焊接构架吊挂点附近31个焊接头局部的疲劳应力。结合概率疲劳S-N曲线进行了较大应力部位的疲劳寿命预测和可靠度评估。结果说明:齿轮箱吊座与横梁附近的焊接部位是较危险的部位;在置信度97.5%、可靠度0.975下的寿命为3.88×108循环;在置信度97.5%、寿命为109循环的可靠度为0.948 2。     

某无人机用涡喷发动机主轴疲劳寿命计算

涡喷发动机主轴所承受载荷十分复杂,扭矩、轴向力、离心载荷和陀螺力矩等载荷共同作用于主轴,在高温区还承受热负荷。在这些交变载荷共同作用下,疲劳断裂失效是其主要失效模式。根据无人机的任务剖面,编制该无人机用涡喷发动机主轴的疲劳载荷谱;并用工程估算方法得到该涡喷发动机主轴的S-N曲线,基于ANSYS建立有限元模型并进行疲劳寿命分析,给出了该涡喷发动机主轴的寿命。     

基于两参数Weibull分布的概率疲劳S-N曲线模型

发展了基于两参数Weibull分布的概率疲劳S-N曲线模型及构建方法,用于描述随机滚动接触疲劳应力幅-寿命关系。除考虑数据分散性的统计分布规律外,模型还考虑样本数量相关的寿命置信度预测效应, 引入最小正态寿命的置信下限评价。Weibull分布的尺度参数和形状参数,寿命置信度评估参数,以及概率S-N曲线的指数,全部由试验数据来确定。G20CrNi2Mo轴承钢的滚动接触疲劳试验数据的分析证实所提出方法的可应用性。并且证实该滚动接触疲劳寿命的分布规律,宜采用包括Weibull分布在内的有偏统计模型来描述。     

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。     

无损伤条件疲劳极限

假设材料有无损伤条件疲劳极限Snd，从而构造出双对数应力-寿命线性关系。以相关系数γ为目标函数进行优化拟合，得到22种常用国产金属材料的Snd，及S-N曲线；给出了国产钢材Snd的经验公式及在不同可靠度下Snd的估算方法。拟合所得P-S-N曲线比常规P-S-N曲线适用范围更广。     

激光焊接对TC4钛合金静强度与疲劳性能的影响

采用静拉伸与等幅疲劳试验,对TC4钛合金母材试样和激光焊接(聚焦焊后进行散焦焊接)试样的静强度和疲劳寿命进行了对比研究,得到了两种试样的静强度、中值疲劳寿命S-N曲线和95%可靠度下的安全寿命P-S-N曲线,并获得了两种试样在指定疲劳寿命106次循环下所对应的中值疲劳强度和安全疲劳强度。结果表明:与母材试样相比,激光焊接试样的静强度虽然有所提高,但疲劳寿命或疲劳强度却大幅降低。     

基于应力-寿命模型的汽车前轴可靠寿命预测

可靠寿命预估对提高汽车设计水平和汽车可靠性有很重要的意义。根据编制出的模拟前轴实际工作情况的疲劳载荷谱,和由试验数据拟合出的前轴P—S—N曲线方程,建立了应力谱为恒幅变应力时汽车前轴疲劳可靠寿命预测的模型。给出的计算模型使计算大为简便,并能较为准确地预测汽车前轴不同可靠度下的可靠寿命。