轮盘疲劳可靠性分析的Monte-Carlo数字仿真

低循环多轴疲劳失效是航空发动机低压压气机轮盘的主要失效形式。轮盘是一种价格昂贵的部件,对其进行部件的可靠性试验在经济上难以承受。据此以临界平面法为基础,通过Ansys有限元分析与材料的应变疲劳试验相结合,利用Monte-Carlo数字仿真方法,确定了轮盘寿命的分布形式,建立了轮盘疲劳可靠性模型,并编制了轮盘疲劳可靠性分析软件,对某型轮盘进行了疲劳可靠性分析。与传统的确定性方法相比更加符合轮盘的失效状况,与基于真实轮盘的试验相比则可以有效降低试验费用,缩短试验周期。

压气机轮盘疲劳寿命影响参量的灵敏度分析

压气机轮盘的材料参数与所受应力水平等因素对轮盘寿命有重要影响,就轮盘疲劳寿命对各相关参量的灵敏度进行了详细的分析计算,确定了寿命对各相关参量的敏感程度,绘制了相应的疲劳寿命影响参量灵敏度曲线.计算分析表明,轮盘寿命对轮盘疲劳强度参数与应力的灵敏度影响较大,在各参数中对疲劳强度指数的灵敏度影响是最大的,灵敏度达到了10,当疲劳强度指数值发生变化时将引起疲劳寿命值的很大变化.轮盘寿命对疲劳延性参数的灵敏度较小,其中对疲劳延性系数的灵敏度值小于1且变化不大,可以近似认为是一个常数.通过对各参数的灵敏度分析,在设计中就可以根据寿命对各参量灵敏度的不同,合理确定轮盘的材料、结构和加工工艺.这也是进一步进行优化设计和可靠性设计的基础.

多状态机械系统可靠性的离散化建模方法

针对传统的基于二态逻辑的可靠性评估方法应用于多状态系统理论和实际应用存在差异的问题,根据贝叶斯信念网(BBN)具有双向不确定性推理功能和图形化显示的特点,提出了一种多状态机械系统可靠性离散化建模方法.首先确定BBN的节点及离散系统各元件的多个状态,并给出各状态的概率,用概率分布表(CPD)描述元件各状态之间的关系来表达关联节点的状态,最终建立离散化BBN模型.该模型避免了已有方法复杂的公式计算,对元件数量没有限制.实例分析表明了应用BBN离散化模型进行多状态机械系统可靠性评估的有效性和优越性.

载荷相关多薄弱部位零部件可靠度建模与分析

实际工程装备中,含有多个薄弱部位的零部件应用广泛,而多个薄弱部位的存在会大大降低零部件的可靠性。以典型多薄弱部位零部件为研究背景,分别从多个薄弱部位的载荷相关性等方面进行详细的理论分析,研究多个薄弱部位之间的失效相关性。在此基础上,应用最小次序统计量模型建立同构多薄弱部位零部件的可靠性模型,并深入研究多薄弱部位零部件的强度以及载荷的分散性对多薄弱部位零部件可靠性的影响规律。结果表明,多薄弱部位零部件的失效规律与仅含有单个薄弱部位的零部件不同,不仅安全裕量影响零部件的可靠度,载荷粗糙度对于多薄弱部位零部件可靠性也有重要影响。所建模型对于含有多个薄弱部位的零部件的设计和可靠性评估具有指导意义。

压气机盘疲劳可靠性数字仿真分析

以多轴疲劳的临界平面法为基础,应用随机有限元法确定了压气机盘榫槽部位应力的分布参数,通过标准试样的应变控制低循环疲劳试验确定了材料参数的分布,采用数字仿真分析技术,得到了压气机盘寿命的分布形式和分布参数,建立了压气机盘疲劳可靠性模型.由仿真分析结果可知此方法是可行的,它可以有效降低压气机盘的试验费用,缩短试验周期,具有较高的精度.

基于多轴疲劳模型的轮盘低循环疲劳寿命预测

充分考虑多轴应力对疲劳寿命的影响,对应用多轴疲劳寿命模型进行轮盘的低循环多轴疲劳寿命预测作了探讨,并结合具体工程实例进行了应用研究。确定了轮盘危险平面的位置,确定了危险平面上的相关参量,应用多轴疲劳模型进行了寿命评估,计算结果显示应用多轴疲劳模型进行轮盘的低循环多轴疲劳寿命评估,所得结果与轮盘的试验结果符合得较好,研究结果具有一定的实际工程意义。

参数化零件可靠性设计在Pro/E上的实现

利用Pro/E的参数化实体建模以及数据全相关的特点,研究了参数化可靠性设计系统的结构体系,实体模型参数的提取及可靠性设计计算方法。通过其强大的二次开发工具包Pro/Toolkit开发了应用实例。相关应用提高了企业的生产效率,取得了较好的效果。

基于混合样条曲线的换刀机器人换刀轨迹规划研究

为研究换刀机器人能沿特定路线平稳运动的问题,对机器人模型进行运动学分析和轨迹规划.利用旋量理论推导出机器人的运动学模型,结合蒙特卡洛法仿真得到了机器人末端工作空间的分布情况.提出一种多节点多样条曲线运动的轨迹规划方法,以关节位移、角速度和角加速度为评价指标,分别采用3-3-3,5-5-5和4-5-5样条曲线进行了轨迹规划.样机平台试验表明,4-5-5混合多项式可以得到较平稳的加速度变化曲线,有效解决了加速度发生阶跃和突变过大的现象.以上研究为机械臂复杂换刀路径的轨迹规划提供了基础.

基于Pro/E的药筒设计快速建模

介绍了以 C,C+ +语言为工具 ,在 Pro/E上利用 Pro/Toolkit进行药筒快速建模二次开发的方法 。

基于三维CAD系统的机械零件可靠性设计

应用三维CAD系统,对零件的可靠性设计进行研究,并给出开发实例,该可靠性设计在企业应用中取得了较好的效果。

系统可靠性的贝叶斯网络评估方法

针对现有组合法与状态法在可靠性评估方法中的局限性,对基于贝叶斯网络的系统可靠性评估新方法进行了研究。运用该方法进行可靠性评估,不但能计算出系统的可靠性指标,而且能方便地给出一个或几个部件对系统可靠性影响的大小,识别系统的薄弱环节。结合故障树方法建立系统可靠性评估的贝叶斯网络模型,并用实例阐述了贝叶斯网络方法进行系统可靠性评估的有效性。同时通过对贝叶斯网络的条件失效概率与系统可靠性评估中常用重要度指标的对比分析表明,贝叶斯网络的推理算法更便于查找系统的薄弱环节。

基于贝叶斯网络的多状态系统可靠性建模与评估

利用贝叶斯网络(Bayesian network,BN)的不确定性推理和图形化表达的优势,提出一种基于BN的多状态系统可靠性建模与评估的新方法,确定BN的结点及系统各元件的多个状态,并给出各状态的概率,进而用概率分布表(Conditional probability distributing,CPD)描述元件各状态之间的关系来表达关联结点的状态,建立多状态系统BN模型。该模型表达直观,能够清晰地表示系统和元件的多种状态以及状态概率,并能够根据元件多种状态概率直接计算系统可靠度,对多状态系统可靠性进行定性分析和定量评估。实例分析表明了应用BN方法进行多状态系统可靠性评估的有效性。

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。

贝叶斯网络在机械系统可靠性评估中的应用

针对故障树分析方法在可靠性评估方法中的局限性,提出了基于贝叶斯网络的机械系统可靠性评估新方法.首先根据系统可靠性框图建立故障树,然后将故障树直接映射成为贝叶斯网络,构建条件概率表,运用贝叶斯网络的推理能力进行系统的可靠性评估.该方法不但能计算出机械系统的可靠性指标,而且能方便地给出某一个部件或几个部件对系统可靠性的影响大小,识别系统的薄弱环节.最后通过实例验证了用贝叶斯网络进行机械系统可靠性评估的有效性.

深沟球轴承的载荷分布与刚度特征研究

采用有限元法计算了"奇压"与"偶压"两种受载形式下深沟球轴承的静力学响应。对比讨论了轴承内接触应力分布、轴承变形及刚度的变化特征。结果表明当外载荷达到某一值时,关键滚动体与外圈滚道接触中心的接触应力明显大于与内圈滚道接触中心的接触应力,并随着载荷的增加,这个趋势越发明显;两种受载形式下,轴承的位移与刚度表现出明显的差异,奇压形式下,轴承的径向位移小于偶压形式下的径向位移,而奇压形式下的轴承刚度则大于偶压形式下的刚度;相同载荷作用下,静力学方法计算的轴承径向位移小于有限元法计算结果。

载荷相关结构系统的可靠性分析

以失效相关性为主要研究对象,阐述共因载荷与元件强度的随机特性对元件失效相关程度、元件联合失效及联合可靠概率之间的影响,揭示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。针对载荷全相关、强度独立同分布的并联、串联、表决系统,分析元件失效相关对系统可靠度计算的影响,同时提出载荷全相关结构系统可靠度求解的新方法。得出元件安全裕度随机变量协方差矩阵后,通过正交化方法简化系统可靠度计算,该方法有利于为载荷相关结构系统可靠性设计及优化提供更为全面的参考信息。

基于贝叶斯网络的系统可靠性共因失效模型

研究了应用贝叶斯网络建立共因失效系统可靠性模型的方法。应用所建模型,对典型系统进行了可靠性分析,并应用Monte-Carlo数字仿真方法进行了仿真计算。结果表明,模型的计算结果与传统的定性分析结果相吻合,且具有较高的计算精度,证明了该理论模型的正确性和有效性。

基于样本集聚原理的疲劳可靠性评估方法及其在零部件上的应用

针对随机载荷下的疲劳可靠性,为能实现用小样本量的或大分散性的寿命数据获得较精确的寿命评估结果,基于样本集聚原理,改进应力-寿命关系曲线的获得方法,介绍逐渐缩小区间搜索方法和考虑材料分散性和随机载荷下的疲劳可靠性模型。逐渐缩小区间搜索方法的核心思想是区间逼近,每次搜索循环后均会缩减最优值的范围,至满足设定容差的结果停止搜索,并拟合应力-寿命关系曲线。基于此关系曲线,由确定应力到随机应力,再到服役工况种类的随机性,逐步建立疲劳可靠性模型。应用提出方法评估一服役后铝合金构件的疲劳寿命。结果表明,逐渐缩小区间搜索方法可在短时间内获得高精度的P-S-N曲线,提出的疲劳可靠性模型贴近工程,传统疲劳可靠性模型的结果偏于保守。

管道轴向双裂纹夹角对尖端应力强度因子的影响

管道裂纹应力强度因子的分析是裂纹是否扩展判断和管道疲劳断裂计算的关键.应用通用有限元软件ANSYS对不同管道外径、裂纹尺寸、不同夹角下含轴向双裂纹管道裂纹尖端应力强度因子进行了计算.结果表明,管道和裂纹尺寸确定时,裂纹尖端应力强度因子随裂纹间夹角增大而增加;管道尺寸确定时,随着裂纹长与壁厚比增加,夹角对裂纹尖端应力强度因子影响增强.通过分析夹角对双径向裂纹应力强度因子的影响,为工程实际中合理地判断裂纹扩展可能性和精确地进行管道疲劳断裂计算提供参考.

厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子影响因素的研究

在现有文献对平面结构任意分布多裂纹间相互作用影响因素及厚壁筒轴向表面单裂纹尖端应力强度因子分析的基础上,提出了包含裂纹尖端应力强度因子影响因素的厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子公式。根据有限元方法,利用ANSYS软件对不同厚壁筒壁厚比、不同裂纹深度比及不同裂纹夹角情况下双轴向表面裂纹尖端应力强度因子进行了计算,分析了不同因素改变时厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子的变化规律。分析结果表明,厚壁筒壁厚比、裂纹深度比及裂纹夹角对双轴向表面裂纹尖端应力强度因子都有不同程度的影响,证明了厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子公式的合理性,对工程实际中精确计算含双轴向表面裂纹厚壁筒结构中裂纹扩展速率及合理评价含厚壁筒结构安全性具有参考价值。