基于动态Copula统计拟合应力-强度相关性干涉的可靠性模型

为计算机械零部件在动载荷作用下的应力-强度相关性干涉响应可靠度问题,引入描述相关性的Copula函数和随机过程理论,建立动态可靠度计算模型。由于随机积分路径的复杂性,采取离散化思想将随机过程退化为随机变量,计算固定时刻下的可靠度;此外,采取函数拟合优化方法使可靠度数值连续化,基于模型复杂度及拟合残差筛选最优可靠度函数拟合方式。最后,计算验证了方法的有效性与可行性。

基于载荷—强度关系的失效率离散建模方法及模型

传统方法借助于寿命分布构造失效率函数,没能将失效率与载荷、强度等可靠性基本控制变量直接联系起来。因而,传统上对失效率函数的变化规律或失效率曲线形态的认识还只能是唯象的和定性的。尽管失效率是可靠性工程中经常用到的指标,由于没有"失效率—载荷分布—强度分布"关系模型,对产品失效率的变化规律及其影响因素的解释难免片面,更无法预测。根据机械零部件及机械装备的载荷特点及失效机理,采用离散的广义"时间"物理量,用载荷作用次数代替传统的连续时间量,定义"离散失效率",阐述"离散失效率"与失效概率之间的关系,显示通过载荷—强度干涉关系建立失效率模型的可行性。基于能反映强度退化效应、能反映载荷历史统计效应的动态载荷—残余强度干涉关系,建立失效率—载荷作用次数关系方程,呈现典型的失效率浴盆曲线。从载荷分布与强度分布及其之间相互作用的角度,阐释产品服役过程中失效率的变化规律及主要影响因素,揭示强度退化规律、载荷分散性、强度分散性等因素对失效率曲线形状的影响。

不同尺寸混凝土的动态峰值应力-应变关系及峰后软化特性的研究

采用电液伺服大型多功能动静三轴仪对不同应变速率(10-5/s,10-4/s,10-3/s,10-2/s)下不同尺寸(150,300,450 mm)的立方体混凝土试件进行单轴动态压缩试验,对不同尺寸混凝土动态物理力学参数(峰值应力、峰值应变)、实验破坏机理及峰后应变软化进行分析,并对不同尺寸混凝土在不同的应变速率下的软化性能进行研究。研究结果表明:混凝土峰值应力、峰值应变都随试件尺寸增大而降低;混凝土强度随着应变速率的增加而增加;峰值应变后,随着试件尺寸增加,应力-应变曲线斜率绝对值增加,延性减小;试件尺寸为150 mm混凝土的软化现象随着应变速率的提高而愈加明显,且软化程度呈增加趋势,试件尺寸为300 mm和450 mm混凝土的软化现象随着应变速率的提高而变得越来越弱化,当应变速率增加到一定值时,软化现象又变得明显;在同一应变速率下,随试件尺寸的增加软化现象越来越明显。

用纳米压痕法测量电沉积镍镀层的应力-应变关系

采用电沉积的方法制备了镍镀层,用CSEM纳米硬度计测得镀层的载荷-深度曲线,并计算出了镀层的应力-应变关系.结果表明:经过真空退火的样品,其杨氏模量与屈服强度减小,而经过激光热冲击的样品,其杨氏模量与屈服强度增大.

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。

夯击载荷作用下埋地输气管道的可靠度分析

强夯是导致埋地输气管道第三方破坏的主要载荷形式之一。针对西气东输东段管线,将埋深作为随机变量,确定其分布规律。利用LS-DYNA商业有限元软件,基于非线性动力学基本理论和动态算法,在半无限土介质中,通过对动力参数和接触参数的合理设置,建立了夯锤-土-埋地管道在动力接触条件下的相互作用模型,计算不同埋深下夯击载荷对埋地输气管道的最大应力Sm,确定了Sm的分布规律。最后,由相关文献得到管道强度r的正态分布规律,运用应力-强度干涉模型的可靠度计算方法求得管道可靠度,并与Monte Carlo法的抽样结果进行比较。研究对埋地输气管道第三方破坏的预测预防以及管道的设计、施工具有重要的参考价值。

共因失效系统动态可靠性模型

考虑共因失效相关性,在系统层运用应力-强度干涉模型建立了共因失效系统可靠性模型。在研究系统可靠性模型的基础上,建立了系统强度的累积分布函数和概率密度函数。采用泊松随机过程来描述载荷的作用过程,运用概率微分方程和全概率公式建立了强度随时间退化时的串联系统、并联系统以及k/n系统动态可靠性模型。以强度退化服从指数退化规律为例,研究了串联系统、并联系统以及k/n系统的可靠度和失效率随时间的变化规律。研究表明:系统的可靠度随时间逐渐降低,k/n系统的可靠度介于串联系统和并联系统之间;系统的失效率具有"浴盆"曲线的特征。

指数分布单元共载荷失效串联系统可靠性分析与评估模型

针对单元故障前工作时间服从指数分布的共载荷失效系统,提出了虚拟载荷的概念,建立了基于独立性假设条件的载荷—强度干涉(load-strength interference,LSI)模型与系统可靠性综合模型的概率等价关系,导出了基于单元故障率信息或试验数据的指数分布单元共载荷失效串联系统可靠性分析与评估模型,具体给出2种常用截尾试验情形下系统可靠度与平均故障间隔时间的点估计及置信下限估计公式,并运用Monte-Carlo模拟方法对所建立的共载荷失效模型进行了计算验证。

考虑失效相关的系统动态可靠性模型

考虑共因失效这种重要的失效相关形式对系统可靠性的影响,运用载荷—强度干涉模型、顺序统计量理论以及随机过程建立了系统动态可靠性模型。在系统层运用载荷—强度干涉模型建立了失效相关系统可靠性模型。分析了随机载荷多次作用时系统的失效过程,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下的系统可靠性模型。在此基础上,运用泊松随机过程描述载荷的作用过程,建立了失效相关串联系统、并联系统以及k/n系统动态可靠性模型,并研究了系统可靠度随时间的变化规律。最后,运用Monte Carlo方法对所建立的可靠性模型进行了仿真分析,验证了本文模型的正确性。

考虑失效相关的k/n系统动态可靠性模型

运用载荷一强度干涉模型、顺序统计量理论和概率微分方程建立随机载荷作用下的失效相关k/n系统动态可靠性模型,研究系统可靠度和失效率随时间的变化规律。在不作失效独立假设的前提下,运用系统级载荷—强度干涉模型建立失效相关k/n系统可靠性模型,以及k/n系统强度的累积分布函数和概率密度函数。从随机载荷作用的统计学意义出发,运用顺序统计量建立载荷多次作用下的k/n系统可靠性模型。运用泊松随机过程描述载荷的作用过程,分别建立强度不退化和强度退化时的k/n系统动态可靠性模型,并研究k/n系统可靠度和失效率随时间的变化规律。研究表明,k/n系统的可靠度随时间逐渐降低;k的取值越大,k/n系统的可靠性越低,失效率越高。强度不退化时,k/n系统的失效率随时间逐渐减小且早期失效率较高;强度退化时,k/n系统的失效率具有'浴盆'曲线的特征。

随机载荷多次作用下的零件失效率计算模型

运用顺序统计量理论和载荷-强度干涉模型建立了以载荷作用次数为寿命度量指标框架下的零件可靠度和失效率计算模型.分析了随机载荷多次作用时零件失效的过程,从随机载荷作用的统计学意义出发,运用顺序统计量建立了随机载荷多次作用下的零件可靠性模型.在此基础上,定义了以载荷作用次数为寿命度量指标框架下的失效率,给出了失效率计算的一般表达式,并建立了载荷多次作用时零件的失效率计算模型.最后,研究了零件可靠度和失效率随载荷作用次数的变化规律.该模型可用于指导产品的环境应力筛选试验以及其他可靠性试验.

加筋板结构后极限强度行为影响参数研究

为使船体结构的安全性设计得到有效技术支撑,通过ABAQUS有限元软件,对面内压力作用下的加筋板结构进行响应分析,得出加筋板结构在达到极限强度之后的载荷-位移关系曲线,即后极限强度行为.探讨了板厚、材料硬化率、边界条件以及初始缺陷等影响船体加筋板结构受损之后承载能力的重要参数.结果表明:加强筋数量的增加对于提高加筋板结构在给定变形下的承载能力有利,板厚的增加并不能有效改善结构受损后的承载能力.

等面积补强结构屈服强度安全系数的探讨

应用可靠性设计中的强度-载荷干涉模型,对按标准设计的等面积补强结构屈服强度的实际安全系数n_s′进行了分析和探讨,结果表明:按标准和规范进行等面积补强设计的结构,其屈服安全系数n_s′与筒体材料的屈强比、标准和规范采用的常规安全系数n_s、n_b有关。

疲劳载荷与冲击载荷交替作用下的零件可靠性模型

为评估零件在疲劳载荷与冲击载荷交替作用下的可靠性,基于应力-强度干涉理论,运用全概率及Poisson过程等概率统计理论,推导出疲劳载荷与冲击载荷交替作用下零件的可靠度计算模型以及失效率函数,并通过具体算例对所建模型的有效性进行验证和分析。结果表明,该模型能够有效预测零件的可靠性,对疲劳载荷与冲击载荷交替作用下零件的可靠性分析具有一定的理论指导意义。

考虑点蚀损伤的系泊锚链极限强度分析

在系泊锚链外表面模拟点蚀损伤,建立系泊锚链点蚀损伤模型,并对点蚀损伤下的锚链极限强度进行评估,分析锚链的极限强度演变规律。数值计算结果表明,锚链极限强度随着点蚀程度的加剧逐渐下降,在同等腐蚀体积损失率下,点蚀损伤对极限强度的影响远大于均匀腐蚀损伤。结合不同损伤形式下的腐蚀体积损失率,建立了点蚀损伤与均匀腐蚀的等效关系。研究结果可为系泊锚链极限强度的快速评估提供参考。

机械产品失效率预测的数学模型

失效率是工程中最常用的可靠性指标,传统方法需要通过失效观测数据统计得出。本文根据失效是载荷与强度相互作用结果的观点,借助于动态的(与载荷作用次数有关的)载荷-强度干涉关系,推导出了失效率函数预测模型,并且从载荷分布与强度分布及其之间的关系解释了产品服役过程中失效率的变化规律,展示了载荷的分散性和强度的分散性对失效率曲线形状的影响,提供了一种借助于数学模型预测产品失效率的方法。

电磁环境中电子器件的失效分析(英文)

以现在应用较广泛的电子器件-MOS器件在电磁环境中的失效建模为例,针对MOS器件受到电磁脉冲和周期脉冲的冲击后,所表现出来的失效特征,得出它符合基于随机过程的退化失效模型所描述的结论。根据结论和两种电应力的特点,分别提出基于随机过程的失效建模和动态应力-强度干涉建模。通过模型的建立和分析,初步制定出电子器件失效的试验方案。

装有超压泄放装置之钢制压力容器的初始可靠度分析

本文以钢制薄壁外压容器为例 ,把其临界失稳压力与实际载荷视作随机变量 ,应用强度—载荷干涉模型 。

电磁脉冲应力下MOS器件退化失效建模

通过分析电磁脉冲应力下,栅氧化层软击穿(MOS器件主要失效模式)的失效机理,得出结论:它符合基于随机过程的退化失效模型。根据此结论,提出利用该模型来描述电磁脉冲应力下MOS器件的退化失效过程,并给出相应的退化失效模型。同时针对退化失效模型中的失效阈值问题,研究了随机失效阈值问题,分析了周期电磁脉冲应力下MOS器件的失效阈值问题,给出动态应力-强度干涉(SS)I模型。这些为更合理描述和分析MOS器件的退化失效问题提供了新的途径。

基于SolidWorks和ANSYS的液压支架顶梁疲劳可靠性分析

为保证井下开采作业可以安全高效进行,时刻掌握液压支架的可靠性情况,使液压支架可靠性维持在一个较高的水平,利用正交试验分析了液压支架关键部件顶梁在外载位置不同的情况下的最大应力,并应用Solidworks和ANSYS进行仿真建模分析。研究表明:液压支架顶梁危险截面主要位于柱窝附近箱型结构上,其可靠性模型可由应力-强度干涉模型衍生。可靠度随着载荷循环次数的增加而降低,当载荷循环次数增加到一定值时,顶梁材料达到疲劳极限,发生失效。