基于模糊综合层次评判法的精密齿轮制造工艺优化优先度分析

传统故障模式影响及危害度分析(FMECA)多应用于产品故障模式风险分析,而未涉及产品制造流程工艺参数优化优先度分析,且其风险优先数(RPN)分析无法对严酷度、发生概率和检测难易程度进行权重分配。因而参照传统FMECA中的RPN分析方法,以精密齿轮制造工艺流程为研究对象,并考虑齿轮制造当前工艺水平和工艺改进成本等因素,提出优化优先数分析法从而代替RPN分析法,并结合层次分析法-模糊综合评判的方法对齿轮制造流程的各个工艺参数进行优化优先等级评判并排序。最终根据评判结果,提出对重要工艺参数改进的方案,从而提升精密齿轮产品的可靠性和保障性水平。

风力发电机齿轮箱齿根弯曲疲劳寿命仿真技术与方法研究

为了正确评估齿轮传动系统齿根弯曲疲劳寿命,以风力发电机齿轮箱为研究对象,以轮齿的线性强度退化表征疲劳效应,建立系统寿命蒙特卡洛仿真模型。模型全面考虑轮齿强度的随机特性,由轮齿转动带来的系统结构时变特性,轮齿的强度退化引起的系统抗力时变特性,齿轮传动系统失效相关特性以及各特性之间的耦合作用。在模拟载荷谱下,分析750 kW风力发电机齿轮箱传动系统疲劳寿命的分布,得到各齿轮和齿轮传动系统的寿命分布参数。

失效相关系统的失效概率模型与寿命概率分布特征研究

考虑失效相关性对系统失效概率特征的影响,从系统层面出发,建立串联系统和并联系统的强度概率分布模型。在此基础上,分别以连续型变量和离散型变量作为寿命度量指标,推导能够科学体现"系统组成结构、载荷、强度"等参数影响的串联系统和并联系统失效概率模型,研究串联系统和并联系统的寿命概率分布特征。研究表明:并联系统的平均首次故障时间大于串联系统的平均首次故障时间,且大于系统组成零部件的平均首次故障时间;而串联系统的平均首次故障时间则小于系统组成零部件的平均首次故障时间。

TRIP钢无缝管的开发及其成形性分析

本文首次将趋于成熟的相变诱发塑性钢(TRIP钢)生产技术应用到钢管的生产领域,以冷拔钢管为原料,分别利用两阶段热处理和连续热处理两种方式成功开发出具有铁素体、贝氏体、残余奥氏体和少量马氏体组织的薄壁TRIP钢无缝管,并利用环形拉伸以及冷弯等试验手段对其成形性能进行了试验研究。研究结果表明,TRIP钢无缝管具有较好的冷成形性能,可以在内高压成形等领域推广应用。另外,课题组开发的连续热处理设备完全可以用来生产TRIP钢管,为未来工业生产提供了重要参考。

多裂纹对压力容器“断裂前泄漏”分析的影响

为了展示多裂纹生长 /结合对压力容器和管道“断裂前泄漏” (LBB)准则的影响 ,应用计算机仿真技术对多裂纹的生长 /结合过程进行了模拟研究。模拟的背景条件为 :零件 (压力容器或管道 )的危险截面上存在随机分布的初始裂纹 ,裂纹分布参数 (裂纹数量、裂纹位置、初始裂纹长度等 )取为随机变量。在单一裂纹的情况下 ,出现可检测泄漏的裂纹尺寸和发生失稳扩展的裂纹尺寸取自有关文献。对于多裂纹的场合 ,用等效的“裂纹张开面积”判断是否出现可检测的泄漏。统计模拟结果显示 ,与单裂纹情形相比 ,多裂纹情况下零件的无泄漏寿命及从检测到泄漏到失稳断裂的时间间隔都有明显缩短。

具有“浴盆”型失效率变化规律的产品寿命概率分布模型

针对具有'浴盆'型失效率变化规律的产品,分析'浴盆'型失效率曲线在不同阶段的变化特征;根据'浴盆'型失效率变化规律所反映的产品寿命概率分布特征,构建产品的寿命概率分布模型,给出相应的可靠度、失效率以及平均寿命计算模型。在此基础上,研究比例参数、第一尺度参数、第一形状参数、第二尺度参数、第二形状参数等对概率分布特征的影响,运用建立的概率分布模型对具有'浴盆'型失效率变化规律的零部件寿命概率分布特征进行参数拟合。研究表明,建立的概率模型能够较好地描述产品的寿命概率分布特征,可以完整地刻画产品在不同阶段的失效率变化规律。

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。

滚动轴承振动信号处理方法综述

针对轴承振动信号处理的各种方法进行了全面综述,研究了轴承振动信号处理的时域分析法和频域分析法,指出时域参数的具体用法和适用范围,以及各种频域分析方法的优缺点;阐述了时频分析方法,该方法克服了时域与频域分析不能反映信号局部特征的缺陷,且对非平稳的故障信号有较强的处理能力;介绍了一些特殊的分析方法,对一些具体的轴承振动信号问题有较好的处理效果.分析现有的轴承振动信号处理方法,表明各种分析方法取长补短综合运用以及新技术、新理论的应用,将会是轴承振动信号处理方法未来的发展方向.

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。

基于系统PSN曲线的齿轮箱疲劳可靠度评估

蒙特卡罗方法可以准确评估复杂机械系统疲劳共因失效概率,但效率偏低,因此提出系统PSN曲线的概念和基于此概念的系统可靠度蒙特卡罗评估方法。在给定的恒幅载荷下,基于同一零件的疲劳寿命在不同应力水平下的概率分位点具有一致性的原则,对系统中零件PSN曲线进行随机抽取;根据线性累积损伤法则和相应的系统可靠度模型,得到齿轮传动的恒幅载荷下的疲劳寿命分布,拟合恒幅载荷与寿命分布之间的关系得到系统PSN曲线。将系统视为一个零件,完成"零件"—"系统"—"零件"的寿命分析过程。通过损伤等效原则,将随机载荷下的复杂串联系统可靠度评估问题转化为恒幅载荷下零件的可靠度评估问题。

基于FMECA的自动绘制故障树方法

故障模式、影响与危害度分析(FMECA)和故障树分析(FTA)都是表达故障因果关系并检索故障信息的方法。由于FMECA不适于多因素分析、FTA手动建树过程复杂等原因,限制了这两种方法的应用。本文探索FMECA与FTA之间信息的关联性,将两种分析方法结合起来,建立了一套基于FMECA自动绘制故障树的方法。利用C#语言和SQL数据库开发了计算机辅助软件,并以航空涡扇发动机为案例进行了分析,验证了基于FMECA自动绘制故障树方法的正确性和计算机辅助软件的实用性。

基于验证模型的枕梁疲劳寿命预测虚拟实验

为了研究地铁车辆枕梁服役安全性问题,考虑到大量疲劳实验耗时长且成本高,利用虚拟实验方法对枕梁结构疲劳寿命进行评估,根据EN12663-1标准设计枕梁静力实验,获得枕梁表面特征点的应力值和位移值;然后对枕梁进行有限元建模并仿真,对比静力实验结果,调整后获得与枕梁实际结构相符的有限元模型;最后利用Monte Carlo方法,进行地铁车辆枕梁在恒幅载荷与变幅载荷作用下的虚拟疲劳实验.研究结果表明:在标准规定的恒幅载荷作用下,该地铁车辆枕梁寿命大于1 000万次载荷循环的可靠度约为0.73;在变幅载荷作用下,寿命大于1 000万次载荷作用的可靠度约为0.81;因此,该地铁车辆枕梁完全满足设计与使用要求.

基于自注意力优化隐藏细胞状态的行星齿轮系统可靠性分析

针对部分随机变量呈现高度非线性以及变量相互之间存在相关性难以建立可靠性分析模型等问题,提出了一种基于自注意力机制优化隐藏细胞状态的长短期记忆神经网络模型。首先,建立长短期记忆神经网络,并在每个单元的隐藏状态输出位置引入了自注意力机制,通过重新分配注意力权重来反映序列随机变量之间的相互关系。然后,通过数学推导,得到响应值与随机变量之间的显式函数关系,并使用一次二阶矩法计算可靠度。最后,构建了三级行星齿轮三维有限元模型,研究了在不同影响因素作用下齿轮的破坏过程和强度退化速度。结果表明:模型的拟合均方根误差保持在0.036以下,表明该模型对于高度非线性和数据之间有相关性的问题,具有一定的指导意义。

两阶段疲劳损伤等效方法与概率疲劳失效判据

针对长寿命、高可靠零部件的概率疲劳寿命预测,应用三参数威布尔分布描述疲劳寿命概率分布,研究不同水平的应力循环数之间的损伤等效关系,提出两阶段应力循环等效方法,建立疲劳损伤等效/失效概率等效循环数模型。对于小于寿命分布位置参数的应力循环数,根据应力与寿命分布位置参数之间的关系转换不同应力水平下的损伤等效循环数;对于大于寿命分布位置参数的循环数,根据疲劳失效概率等效转换不同循环应力水平下的等效循环次数。应用这样的方法及模型进行变幅应力历程下的疲劳失效概率计算或概率疲劳寿命预测,能够很好地处理寿命随机变量的最小可能值远大于零的工程实际问题,同时也保证了在转换不同水平应力循环数过程中的失效概率等效。