两端截尾分布理论及其在应力-强度干涉模型中的应用

在理论分布的基础上 ,提出两端截尾分布理论 ,并讨论了在不同条件下不同设计变量截尾点的确定方法。在进行机械零件、构件的可靠性计算时 ,目前都是利用应力-强度干涉模型 ,从符合工程实际出发 ,本文建立了两端截尾分布的应力 -强度干涉模型 ,并推导建立了应力、强度服从不同截尾分布时机械零件、构件的可靠度计算公式 ,为工程应用提供了方便实用的条件。

基于应力-强度干涉理论的采煤机截割部关键零件可靠性分析

随着中厚煤层不断开采完毕,薄煤层开采比重将不断加大,其安全、高效开采日显重要,但由于开采空间有限、条件恶劣,采煤机易出现设计结构不合理、工作状态不稳定、可靠性差等问题。以MG2~* 100/455-BWD新型薄煤层采煤机截割部为工程对象,采用Pro/E,ANSYS,ADAMS建立了该采煤机的刚柔耦合虚拟样机模型,基于破煤理论建立了采煤机螺旋滚筒的力学模型,通过MATLAB编制了相关程序解决了刚柔耦合虚拟样机模型载荷添加的问题;通过虚拟仿真获取了关键零件输出轴、壳体、行星架的Von Mises应力分布及最大应力节点应力值的时域信息,以30组不同牵引速度仿真模型的仿真结果建立了各关键零件的最大应力分布函数;以应力-强度干涉可靠性理论为基础,结合各关键零件的最大应力分布函数及所用材料强度分布函数,在考虑载荷作用次数情况下,建立各关键零件在随机载荷多次作用下的可靠度计算模型。经分析计算得到输出轴、行星架、壳体的可靠度分别为0.978,0.536及0.614,研究发现:行星架与壳体存在应力集中现象,应力最大位置分别位于行星架腹板与花键轴相交处及壳体惰轮轴孔后侧与行星减速器承载部分相交处。在对薄弱零件改进后,行星架、壳体的可靠度分别达到0.969 0和0.997 4,满足使用要求。该方法可有效缩短产品设计周期,提高采煤机关键零件的设计质量及可靠性。

应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法

针对滚动轴承可靠性低、缺乏设计依据等问题,提出一种应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法。考虑滚动轴承实际承载当量动载荷和规定当量动载荷的随机特性,假设两者为服从对数正态分布的随机变量,建立滚动轴承可靠性评估与设计模型。其次,对多型号多工况下的深沟球轴承和角接触球轴承进行仿真验证,结果表明:本文提出的滚动轴承可靠性评估与设计方法,通过分析当量动载荷的许用范围,结合轴承设计公式可以使优化后的轴承满足在该工况下的目标可靠性寿命,准确有效的实现滚动轴承的可靠性评估与设计。

基于应力-强度干涉理论的圆锥齿轮可靠性研究

为了在缺少统计数据的情况下得到圆锥齿轮的可靠性,探讨了一个可行的方法 ,以常规圆锥齿轮的机械设计公式做基础,以其设计参数作为随机变量,并将从设计手册中查得的有关数据。最后运用由应力-强度干涉理论,概率论与数理统计的知识和变差系数法推导出的公式计算出圆锥齿轮的可靠性。以调制合金钢40Cr的圆锥齿轮为例,通过查阅资料得到其应力与强度均服从对数正态分布,并通过推导出的公式得到其齿面接触疲劳强度下的可靠度为0.8709,大小齿轮的齿根弯曲疲劳强度下的齿轮可靠度分别为0.98778,0.98956。结果表明该例子中的锥齿轮可靠度较高,与实际工况相吻合。

基于应力-强度干涉理论的可靠度点估计研究

研究了基于应力-强度干涉理论(SSI)的可靠度点估计的一般模型,进而给出了应力和强度均服从单参数指数分布和双参数指数分布时可靠度估计值计算公式,给出其与样本值之间的定量关系。对于应力和强度服从其他分布的情况,采用分布类型变换将其变换为指数分布,然后利用指数分布类型的研究结果给出可靠度估计值计算式,简化了计算。

基于应力-强度干涉理论的O形密封结构可靠性分析

O形密封结构广泛应用于航空、船舶等武器装备系统,其密封性能的优劣直接关系到装备的任务成功性。针对现有O形密封设计分析方法未能充分考虑密封元件制造公差、工作介质压力波动等因素对密封性能可靠性的影响和对可靠性指标不能给出量化分析结果,文中以应力-强度干涉理论为依据,构建考虑这些因素的O形密封结构的极限状态函数及其可靠度计算方法,利用FREET机械可靠性分析软件对水下航行器O形密封结构的可靠性进行分析,所得结论可为O形密封结构的设计提供参考。

基于应力-强度干涉理论的电子设备结构可靠性设计研究

电子设备功能日趋复杂,其可靠性指标被广泛关注。特殊环境条件下,产品的结构可靠性也应被重点关注。对依据经典应力-强度理论,对结构可靠性设计方法开展研究,提出了结构可靠性设计的主要流程,以及在基于应力、强度标准正态分布情况下,给出了具体的可靠度定量计算方法,并通过具体案例进行演算。对电子产品开展结构可靠性预计等相关工作的开展具有一定的参考价值。

应力-强度相关性干涉的静态和动态可靠度计算模型

为解决机械零件可靠度计算中的应力-强度相关性干涉问题,根据两者负相关结构,运用Copula函数的相关性理论,建立了静态和动态应力-强度相关性干涉模型.根据综合应力和综合强度各构建分量之间的正相关性,给出了确定其分布的算法和估计相关程度参数的方法.分析了相关程度参数的变化对相关性模型中Copula函数的影响.结果表明,机械零件的可靠度随相关程度参数动态连续变化,下界与应力-强度完全负相关对应,上界与应力-强度独立对应.在算例条件下,传统独立模型比静态应力-强度相关性干涉模型计算的可靠度偏高2.18%.

应力-强度相关性干涉下的随机安全系数与零件可靠性设计

为解决机械零件可靠度计算中的应力—强度相关性干涉问题,根据两者负相关结构,运用Copula函数的相关性理论,基于零件可靠性计算的相关性干涉模型,建立了应力—强度相关性干涉下的随机安全系数—可靠度计算模型,并给出机械零件的平均安全系数可靠度计算方法。以受拉零件为代表,借助于相关性干涉的联结方程,给出了应力—强度相关性干涉下静强度可靠性设计的通用型求解方法和步骤,通过算例,说明了该模型的有效性、准确性。

基于模糊状态判据的应力──强度干涉理论

用模糊状态判据考虑零件状态的模糊性，提出了基于模糊状态判据的应力一强度干涉理论，给出了模糊随机可靠度的定义和计算公式。

基于Monte Carlo法的应力-强度总体干涉模型建立

通过Monte Carlo法模拟抽样出应力和强度的大量样本值,得到建立应力-强度样本干涉模型的数据原型。运用概率纸检验数据分布,直观地确定了应力或强度模拟样本值分布类型。应用极大似然估计确定应力和强度总体分布参数,从而最终得到应力-强度总体干涉数据模型。以蜗轮结构可靠性设计模拟出总体干涉模型,再计算出可靠度为0.999 6,为可靠性数据缺乏时进行机械零件可靠性设计提供了一种思路,具有一定的参考价值。

考虑模型性不确定性的应力-强度干涉模型

传统干涉模型未考虑设计变量的模型性不确定性影响.通过讨论模型性不确定性的来源,以概率应力-强度干涉模型为基础引入描述模型性不确定性的随机变量H.分析了H的分布形式,并分别给出了大、小样本容量时H分布参数的计算方法,从而建立了考虑模型性不确定性的应力-强度干涉模型,同时给出了可靠性指标β的算法.分析结果表明该文提出的干涉模型可以很好地描述模型性不确定性.

应力-强度干涉模型的可靠度计算方法的研究

静态应力 -强度系统的可靠度仅与应力和强度的干涉有关 ,应力 -强度干涉模型在概率法设计和可靠性预测中 ,有非常重要的作用。对应力 -强度干涉模型的 4种重要的可靠度计算方法进行了介绍、分析和比较 ,并对各自的特点。

基于应力-强度干涉模型的氮气管道安全可靠性分析

采用压力管道全面检验与相应评价方法进行安全可靠性分析。首先用超声测厚方法对管道进行检测,得出管道各部位的壁厚,然后用应力-强度干涉模型对含缺陷氮气管道进行可靠性分析,计算不同壁厚的管道在长期服役下的可靠性。结果表明:经过长期运行后,氮气管道的可靠性逐渐降低,尤其在壁厚较薄的部位,较大的体积缺陷易造成应力集中,且结构强度下降,缩短了使用寿命。

基于参数估计区间的应力-强度干涉模型

经典干涉模型未考虑设计变量的统计性不确定性影响,笔者从应力-强度干涉模型和统计区间估计理论出发,给出了考虑统计性不确定性的可靠性指标β的描述与计算,建立了基于参数估计区间的应力-强度干涉模型,获得了统计性不确定性和样本容量之间的关系。分析结果表明:笔者提出的干涉模型可以很好地描述统计性不确定性。

应用应力-强度干涉的曲轴材料统型可靠性分析

针对某型发动机在量产阶段需要对曲轴材料进行统型更换的问题,开展了18Cr2Ni4WA和34Cr Ni Mo6两种材料的强度和疲劳性能测试,采用有限元模拟方法和应力-强度干涉理论对曲轴分别采用两种不同材料情况下的可靠度计算分析,并与传统确定性疲劳安全系数评估方法进行了对比,揭示了传统评估方法的不足,为该型发动机曲轴材料统型设计提供了理论支撑。

基于应力-强度干涉模型的摩擦焊接头寿命预测

应力-强度干涉模型是可靠性设计的基本理论模型,以此模型为基础,利用电站锅炉12Cr1MoV钢管摩擦焊接头的高温内压爆破持久加速试验数据外推得到的指定寿命持久强度极限和摩擦焊接头内部压力产生的折算工作应力,建立了带有可靠度指标的寿命预测模型。计算结果表明,摩擦焊接头在设计寿命期内是可靠的,摩擦焊这种工艺方法的质量是稳定的。

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.

基于应力-强度理论的角接触球轴承可靠性分析

角接触球轴承广泛应用于航空、航天和精密机床等转子系统,其可靠性对整个机械系统十分重要。文章通过对随机变量进行抽样,将抽取样本带入轴承力学模型以获得相应的最大接触应力,基于应力-强度理论建立了轴承可靠性分析的极限状态方程,使用主动学习Kriging模型(Active learning Kriging,AK)结合蒙特卡洛模拟法(Monte Carlo Simulation,MCS)的AK-MCS方法对角接触球轴承进行可靠性分析。

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。