机械传动系统可靠性设计模型(Ⅰ)——考虑应力相关性的设计

以齿轮减速器为例,分析了典型机械传动系统的各组成元素·采用FMEA方法,依照各元素对系统可靠性影响的大小,对系统进行可靠性设计时的组成进行了简化,建立了减速器系统可靠性计算模型串联系统模型·根据条件概率理论,建立了系统元素间失效完全相关的判据并给出实用表达式·在此基础上,针对系统中各零件在同一个力源作用下的事实,给出了机械传动系统可靠性设计考虑应力相关性的设计模型和计算方法,得到的模型和方法可推广应用到其他机械传动系统可靠性设计计算中·     

机械传动系统可靠性设计模型（I）——考虑应力相关性的设计

以齿轮减速器为例，分析了典型机械传动系统的各组成元素．采用FMEA方法，依照各元素对系统可靠性影响的大小，对系统进行可靠性设计时的组成进行了简化，建立了减速器系统可靠性计算模型——串联系统模型．根据条件概率理论，建立了系统元素间失效完全相关的判据并给出实用表达式．在此基础上，针对系统中各零件在同一个力源作用下的事实，给出了机械传动系统可靠性设计考虑应力相关性的设计模型和计算方法，得到的模型和方法可推广应用到其他机械传动系统可靠性设计计算中．     

机械传动系统可靠性设计模型(Ⅲ)——以单级圆柱齿轮减速器为例

在建立了机械传动系统可靠性设计模型后,介绍了相关变量的处理方法·在此基础上以单级圆柱齿轮减速器为例,考虑影响减速器工作的各种随机因素,进行可靠性优化设计·以变量独立变换理论为基础建立可靠性设计的目标函数,通过独立变换,把各个零件间相关的强度转化为相互独立的变量,保证了计算的正确性和准确性;再确定各种约束条件,采用外点罚函数法求解·利用外点罚函数法不限制初始点的优点,通过优化得到很好的结果·最后,通过蒙特卡罗法验证本方法的可靠性和准确性,可知本方法与蒙特卡罗法的结果大致接近·     

面向混合不确定性的可靠性设计优化方法研究

针对可靠性设计优化过程中,模型受到不确定性参数的影响而使计算可靠度困难的问题,提出一种面向设计变量和参数同时存在不确定性情况下的可靠性指标计算方法.基于克里金响应面进行估值,计算数据分布特征,拟合数据分布的概率密度函数,形成混合不确定性的统一量化表达形式,根据可靠性理论的应力强度干涉模型,使用联合概率积分法计算得到设计点的可靠度.在此基础上构建基于克里金响应面的可靠性设计优化流程,实现设计变量和参数同时存在不确定性时的可靠性设计优化.通过典型算例进行分析,计算结果表明:与只含有设计变量不确定性的情况相比,该方法可有效应对参数不确定性造成的影响.     

基于模糊随机变量的机械零件广义可靠性设计

机械零件的强度和所受外载具有模糊、随机不确定性 .对于可靠性设计一般只考虑模糊性、随机性或者两者共时存在的情形 ,没有考虑模糊性、随机性相互融合的情形 .本文根据模糊随机规划理论、机械零件可靠性设计原理 ,提出了机械零件模糊随机广义可靠性的概念 ,把机械零件的可靠度和失效概率表示成条件概率 ,建立了模糊随机可靠性设计的一般模型 ,传统的随机变量可靠性设计以及模糊可靠性设计模型都是该模型的特例 .模糊随机可靠度计算模型可以在考虑设计人员的经验的情况下降低零件的失效概率 ,该模型不需要强度或应力的隶属函数转化为安全事件的隶属函数 .给出设计计算的公式 ,并对计算结果进行了对比分析与讨论     

基于模糊随机变量的机械零件广义可靠性设计

机械零件的强度和所受外载具有模糊、随机为确定性，对于可靠性设计一般只考虑模糊性、随机性或者两者共时存在的情形，没有考虑模糊性、随机性相互融合的情形。本文根据模糊随机规划理论、机械零件可靠性设计原理，提出了机械零件模糊随机广义可靠性的概念，把机械零件的可靠度和失效概率表示成条件概率，建立了模糊随机可靠性设计的一般模型，传统的随机变量可靠性设计以及模糊可靠性设计模糊可靠性设计模型都是该模型的特例，模糊随机可靠度计算模型可以在考虑设计人员的经验的情况下降低零件的失效概率，该模型不需要强度或应力的隶属函数转化为安全事件的隶属函数，给出设计计算的公式，并对计算结果进行了对比分析与讨论。     

引信点火机构的概率设计

该文针对引信点火机构的传统设计方法－能量法进行了分析，指出按能量法设计的机构，其平时安全性和发射时作用的可靠性不易得到保证；在考虑机构平时安全性和发射时作用可靠性及结构约束条件下，应用应力－强度干涉模型给出了机构的分析与设计公式，并以某引信机构为例进行了分析计算。该文给出了原理和方法能使机构平时安全性和发射性作用可靠性相互协调，可应用于一般引信机构的概率设计。     

时变不确定性机械设计方法

针对机械零件的应力和强度在不确定因素作用下的时变性,基于含有时变和随机因素的时变可靠度计算模型,提出了包含时变和随机因素的时变不确定性机械设计方法. 该方法以当前时刻为时间分析起点,不但考虑应力和强度受到随机因素的影响,而且考虑了在某一时刻t应力和强度的分布,讨论了其求解方法. 该方法是基于时变可靠度计算模型的时变概率设计方法,它同样可以应用于其他领域如结构工程领域.     

基于应力-强度干涉模型的火工品可靠性设计方法

考虑火工品外界刺激量具有随机性的特点,提出了基于应力-强度干涉模型的火工品可靠性设计方法. 该方法将可靠性指标通过应力-强度干涉模型转换为火工品感度分布参数,通过感度分布参数的合理取值实现火工品发火可靠性与安全可靠性的兼容设计. 推导了应力与强度分布服从正态-正态、对数正态-对数正态分布情况下的火工品可靠性设计公式. 实例说明采用该方法的设计结果能同时满足发火可靠性指标和安全可靠性指标.      

轴的可靠性设计

本文介绍了一个实用的轴的强度可靠性设计的计算程序.它可以进行静强度可靠性设计和疲劳强度可靠性设计.该方法使用方便,计算迅速,可设计轴的任意一截面直径及其可靠度、应力和安全系数、已在PC-1500袖珍机上实现.     

轴的可靠性设计

本文讨论建立对“强度——应力”干涉理论基础上轴的可靠性设计计算方法。根据轴的强度分布密度及应力分布密度所服从的分布函数推导出联接方程式,并在例题中表明了轴的可靠性设计的全过程。     

地下厂房锚杆支护的反向传播神经网络智能化设计模型

水电站地下厂房的支护设计一般采用工程类比法,而西南地区高地应力、大跨度地下洞室的修建难度往往超出以往的工程,难以完全适应。亟待建立考虑复杂地质条件影响的围岩支护定量设计理论和方法。在29个跨度为18.0～34.0 m,强度应力比为2.00～80.8的地下厂房支护参数的基础上,采用反向传播(back propagration, BP)神经网络方法,训练出了地下厂房系统锚杆支护的智能化设计模型。该模型通过输入洞室跨度值和强度应力比对系统锚杆直径、间排距进行优化设计。采用对神经网络权重分析的方法探讨了洞室跨度和强度应力比对系统锚杆支护方案选择的影响程度。研究结果表明:基于BP神经网络的水电站地下厂房系统锚杆支护的智能化设计模型具有良好适用性和可靠性;在仅考虑强度应力比和洞室跨度的情况下,水电站地下厂房系统锚杆的支护设计应该优先考虑强度应力比的大小。     

矿用自卸车轮边减速器传动系统动态可靠性研究

轮边减速器传动系统作为轮毂驱动系统的核心部件,其可靠性直接影响轮毂驱动系统乃至整车的运行可靠性和工作寿命.针对现有轮边减速器传动系统可靠性评估只考虑单一齿面失效或齿根失效的不足,提出考虑二者失效相关的动态可靠度计算方法.首先,在考虑齿轮材料强度退化的前提下分别建立齿面、齿根强度退化随机模型;然后,基于应力-强度干涉理论并采用Monte Carlo方法计算得到2种失效形式下考虑强度退化的齿轮动态可靠度曲线;其次,根据Copula理论建立同时考虑2种失效形式相关性的单一齿轮动态可靠度数学模型;最后,应用Sklar定理对零件失效过程的相关性进行描述,建立轮边减速器传动系统动态可靠度数学模型.通过算例验证结果表明:该方法能够揭示多失效形式和多因素相关条件下系统疲劳寿命与各零部件疲劳寿命之间的关系,可以为轮边减速器传动系统的可靠性评估和预测提供理论依据.     

高压交联聚乙烯电缆绝缘结构的可靠性设计方法

采用可靠性理论中的应力-强度干涉模型来设计交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘厚度，通过考虑绝缘强度的概率分布与所承受电压分布之间的相互干涉来计算绝缘可靠度。采用的可靠性设计方法可以使所设计的国产220kV XLPE电缆绝缘厚度从27mm减薄到23mm。计算结果表明，在制造过程中，减小绝缘厚度分布的标准差可以提高电缆的可靠度。     

齿轮传动模糊可靠性研究

本文在可靠性设计的基础上,即通过分析齿轮应力和强度随机变量及其分布,应用模糊论方法建立起齿轮强度模糊可靠性设计模型,并导出了设计公式。解决了“应力大约为某值”的齿轮模糊失效概率和可靠度计算问题。本文提供的方法,可以充分利用现有设计资料,数据,较方便地解决带有模糊信息的齿轮可靠性设计问题。并可通过调整隶属函数和控制阀值λ,以适应不同的齿轮工况条件,这完全符合人的设计思想和齿轮设计规律。     

可靠性设计在机械零部件静强度设计中的应用

针对“安全系数”这种常规的静强度设计方法的局限性 ,在分析和讨论静强度设计中应力和强度关系的基础上 ,通过已形成的应力—强度干涉理论 ,提出了可靠性设计在静强度设计中的应用 ;并举例比较 ,印证了可靠性设计的科学性和先进性。     

考虑载荷作用次数的失效相关系统可靠性模型

研究了随机载荷作用次数对系统可靠性的影响,运用载荷-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了随机载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.考虑系统中零件的失效相关性,在不作独立假设的前提下,运用系统级载荷-强度干涉模型建立了串联系统和并联系统可靠性模型;根据随机载荷作用的统计学意义,运用顺序统计量理论建立了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,在此基础上,建立了载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.并运用Monte Carlo方法对随机载荷多次作用下的失效相关串联系统可靠性模型进行了仿真实验,验证了本文模型的正确性.     

涡轮盘随机结构可靠性研究

摘要：利用有限元软件对转子进行可靠性分析时,转子的结构以及其他设计参数都是以确定量来进行分析的, 不能实现设计参数为随机情况下的可靠性分析。以弹性力学为基础,从转子的微元体出发,推导出离心力和温度场同时对转子系统影响的等厚度和变厚度轮盘任意一点的应力计算式。考虑了转子随机结构尺寸、温度应力、转速和材料强度等参数的随机性,利用应力-强度没干涉模型、积分随机有限元和Gram-Charlier级数方法对转子进行可靠性分析,实现了转子系统随机结构的可靠性计算,且计算精度较高。     

基于可靠性分析的太阳电池阵驱动弹簧设计

以太阳电池阵驱动弹簧为研究对象,建立动态可靠性模型,并提出太阳电池阵驱动弹簧的可靠性优化设计方法。在建立动态可靠性模型过程中,假设载荷历程为Poisson过程,并考虑驱动弹簧参数的变化对应力及强度分布的影响。通过灵敏度分析,提出基于动态可靠性模型的优化设计方法。算例研究表明:即使在强度不退化的情况下,驱动弹簧的可靠度仍然随着时间的增加而降低。同时,失效率曲线与偶然失效期浴盆曲线相一致。此外,基于传统应力-强度干涉模型的可靠性优化方法可能由于忽略了可靠性的动态特性而使设计结果具有较高危险性。     

石油井架可靠性设计中的荷载与荷载效应

对典型油田的３２钻机的最大工作荷载的可靠性进行了统计，求得其概率分布类型为正态分布，同时求得了其统计特征（均值、标准差及变异系数）。在此基础上，求得了３２钻机在设计基准期内的荷载的最大值ＱＴ的分布函数ＦＴ（ｘ）及其它有用的统计参数，进而确定出了３２钻机用Ｋ型井架的荷载效应．将模型井架的应力实测结果分别与用线性及非线性结构有限元程序所得的计算结果进行对比，探讨了计算方法的变异性．这两种计算方法所得结果相差很小，均可用于井架的强度计算．所得研究结果可直接用于井架的疲劳可靠性设计与分析，并可经适当变换推广到最大静强度的可靠性设计中．