小样本加速寿命试验设计与评估方法

针对工程上加速寿命试验仍然存在时间长、试样多的问题,提出一种小样本加速寿命试验设计与评估方法。该方法只需在两个加速应力水平下进行加速寿命试验,即可对产品在正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命进行评估。文中首先利用工程上常用的线性加速模型(如阿伦尼斯模型、逆幂律模型和指数模型等)建立了正常使用应力水平下可靠寿命的单侧置信下限与两个加速应力水平下的可靠寿命置信限之间的数学关系式,给出了正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限评估方法。然后分别对指数分布、两参数Weibull分布和对数正态分布的定数截尾加速寿命试验情况进行了详细讨论,给出了相应的正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限计算公式。该方法计算简单,而且对完全数据、不完全数据以及各种分布均适用。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,与需要在多个加速应力水平下进行寿命试验的传统方法相比,本文方法不但可以节省大量试样和试验时间,而且理论上更加严谨,精度更高。

多应力小样本加速寿命试验设计与评估方法

针对目前多应力加速寿命试验需要的组合应力水平多、时间长、费用高的问题,提出一种多应力小样本加速寿命试验设计与评估方法。该方法建立了正常使用应力水平下可靠寿命的单侧置信下限与加速应力水平下的可靠寿命置信限之间的数学关系式,给出了正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限计算公式。文中首先针对工程上最常用的双应力情况,分别建立了无耦合和有耦合的双应力小样本加速寿命试验设计与评估方法,它只需在三个(无耦合)或四个(有耦合)组合应力水平下进行加速寿命试验,即可对产品在正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命进行评估。然后针对一般的m种应力情况,建立了基于多应力线性加速模型的小样本加速寿命试验设计与评估方法,它只需在m+1个组合应力水平下进行加速寿命试验,即可求得产品在正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限。该方法计算简单,而且对完全数据、不完全数据以及各种分布均适用。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,与传统多应力加速寿命试验方法相比,本文方法不但可以节省大量试样和试验时间,而且理论上更加严谨,精度更高。

小样本加速寿命试验方法对比验证

对小样本加速寿命试验方法(小样本法)与传统的基于极大似然估计的加速寿命试验方法(MLE法)和基于最佳线性无偏估计的加速寿命试验方法(BLUE法)进行了大量仿真对比验证。结果表明,在小样本情况下,MLE法求得的正常使用应力水平下的可靠寿命单侧置信下限,其仿真置信度低于设定置信度,不能满足置信度要求,工程应用偏于危险;BLUE法和小样本法求得的正常使用应力水平下可靠寿命单侧置信下限的仿真置信度,前者高于设定置信度,后者等于设定置信度,均满足置信度要求,工程上安全可用。正因为小样本法严格满足置信度要求,所以与BLUE法相比,在试样数相同的条件下,具有更高的评估精度;在精度相同的条件下,则可节省大量试样。文中在小样本法的基础上,还进一步给出了Weibull分布形状参数相同时的融合评估方法和正态分布完全数据且方差不相同时的小样本评估方法。

航空机载设备寿命试验设计

航空机载设备的类型多、故障模式复杂、寿命验证周期长、翻修经费高,且容易集中爆发寿命问题。针对航空机载设备大量存在的“内场考核通过,外场故障频发”的情况,系统总结了寿命试验设计过程中存在的问题,包括施加应力类型不全面、分散系数不够等,针对性提出了基于机载设备耐久性机理分析的寿命试验设计方法,解决全寿命周期敏感应力/耗损性失效机理识别、多应力综合的寿命试验载荷谱制定和基于可靠寿命的试验验证/评估等技术难题,完成了寿命试验规范化设计工作。

大型行星齿轮减速器磨损失效问题研究

针对大型行星齿轮减速器的磨损失效问题展开深入研究,旨在提高其可靠性和延长其使用寿命。首先概述行星齿轮减速器的工作原理和结构组成,其次阐述磨损对减速器性能的影响,从材料、设计两大方面分析磨损的原因,并介绍磨损诊断的方法,最后提出材料选择、设计优化、环境改善等改进策略。

港珠澳大桥混凝土结构耐久性设计原则与方法

系统阐述港珠澳大桥跨海工程混凝土结构耐久性设计的原则与方法,首先介绍港珠澳大桥工程概况及120年使用年限的总体要求;根据工程的环境、水文地质数据分析工程场址条件下混凝土结构劣化的主要过程和因素;确定耐久性设计的控制过程为海洋氯离子侵入和表层混凝土碳化引起的钢筋锈蚀。针对耐久性控制过程,分析耐久性极限状态、构件使用年限、环境作用类别和程度以及裂缝控制宽度;然后建立针对港珠澳大桥工程场址条件的氯离子侵入过程设计模型,使用全概率方法校准的分项系数法完成针对不同时用年限、不同暴露条件下的结构耐久性参数和混凝土保护层厚度设计;最终确定用于港珠澳大桥混凝土结构120年使用年限的耐久性设计与质量参数。

水润滑艉轴承磨损可靠性寿命评估模型研究

水润滑艉轴承作为舰船推进系统中的重要支撑部件,它的工作可靠性和使用寿命会直接影响舰船的航行安全、隐蔽性能和营运成本等。根据水润滑艉轴承的磨损特性,基于水润滑艉轴承的磨损率和最大允许配合间隙之间的关系,建立平均寿命模型、可靠性磨损寿命模型和模糊可靠性寿命模型3种数学模型,来评估水润滑艉轴承的磨损可靠性寿命。实例分析表明:磨损可靠性寿命模型和模糊可靠性磨损寿命能较好地反映水润滑艉轴承副由于磨损而失效的渐进性,其中利用模糊可靠性计算模型获得的可靠度最为保守,针对船舶运行于苛刻环境中,采用模糊可靠性模型进行寿命评定能在最大程度上保证船舶艉轴承的营运安全。

圆柱滚子轴承磨损及可靠性寿命的数值仿真

基于离散数学和计算机技术,结合滚动轴承动力学理论,以圆柱滚子轴承摩擦副磨损状态为研究对象,依据零件磨损过程通用的数值仿真方法,建立圆柱滚子轴承磨损的数值仿真模型,提出具体的算法方案,对其磨损寿命及可靠度进行预测。结果表明:数值仿真方法可以将连续的磨损问题进行离散化处理,从而解决经典数学微积分方法无法解决的动态和非线性磨损问题,所建立的方法具有良好的工程应用前景。

刀具磨损的随机模型及其在刀具可靠性试验中的应用

基于马尔可夫随机过程理论建立了刀具磨损的随机理论模型。根据此模型，刀具在任意时刻的磨损量和任意磨钝标准下的刀具磨损寿命都应该服从对数正态分布。实验结果和建立的理论模型符合较好，表明该理论模型在一定条件下是符合实际的。根据所建立的模型和加速寿命试验的原理，将刀具可靠性理论和泰勒公式结合起来，可以充分利用现有的切削数据对刀具的可靠性进行评价。

大气环境空间用铜基摩擦材料摩擦学行为及可靠性寿命研究

本文中采用自主开发的空间摩擦试验机,模拟空间用摩擦副大负荷服役条件(400 N)进行摩擦循环试验,考察了大气环境下空间用铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损特性,探讨了摩擦副的可靠性寿命并揭示了其摩擦磨损机理.研究结果表明:摩擦副在模拟大负荷摩擦循环试验中,可划成三个阶段:第一阶段属可靠性使用阶段,摩擦系数合适而稳定,磨损机理以磨粒磨损和氧化磨损为主;第二阶段,摩擦特性发生失稳,摩擦系数周期性变化,磨损机理以氧化磨损为主,接触疲劳磨损为辅;第三阶段,摩擦系数波动较大,磨损机理转变为严重的接触疲劳磨损和氧化磨损,材料失效.

三参数威布尔分布置信限的确定和C─R─S─N曲线的拟合

论述了利用三参数威布尔分布描述机械零件疲劳寿命，并在一定置信度下求Ｒ─Ｓ─Ｎ曲线的方法。即根据试验所得的应力─寿命样本，运用优化方法对三多数威布尔分布参数进行估计；并在一定置信度下，求出不同可靠度的疲劳寿命，进而拟合出Ｃ─Ｒ─Ｓ─Ｎ曲线，求出相应的疲劳极限应力值。

抗磨可靠性寿命的加速试验与预测

在工程实际中，对新机器零件的抗磨可靠性寿命进行评估或预测非常重要，但是，由于磨损是一种受多因素制约的随机过程，目前在实验室广泛采用的模拟磨损试验，不仅周期较长，而且预测误差也比较大．因此，提出了一种在保持磨损机理相似的前提下合理选用高ＰＶ值的抗磨可靠性寿命加速试验的新方法．根据可靠性设计原理和抗磨可靠性数值计算，着重研究了滑动磨损的多样品抗磨可靠性寿命的加速试验方法，包括加速系数的确定、抗磨寿命分布参数的估计、抗磨可靠性寿命的预测及其置信度的估计等．

基于加速磨损试验的止推轴承磨损寿命预测

为进行耐磨性良好的止推轴承寿命验证,结合退化模型进行了基于加速磨损试验的止推轴承寿命预测研究,建立了止推轴承加速磨损寿命方程.在失效机理分析基础上,以加载力为加速应力开展了7200 h的止推轴承加速磨损试验,得到反映耐磨性能下降的体积磨损量变化数据,预测得到置信度90%时,止推轴承在使用条件下运行10 a的可靠度为0.94.该项研究表明,对磨损进程极为缓慢的高可靠性、长寿命止推轴承,利用加速磨损试验数据预测其寿命,能节约试验时间和费用.

真空常温下空间用铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦学行为及可靠性寿命

在真空常温下,对空间摩擦副进行大负荷服役条件(400 N)可靠性寿命摩擦循环试验,考察空间用铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损特性,探讨摩擦材料的可靠性寿命并揭示其摩擦磨损机理。结果表明:铜基摩擦材料在真空常温大负荷摩擦循环试验条件下,摩擦磨损过程可分成三个阶段:第一阶段(1~1 400次试验),摩擦因数由0.28增加到0.61,并趋于稳定,磨损机理以磨粒磨损为主;第二阶段(1 400~2 700次试验),摩擦因数稳定在0.61左右,磨粒磨损和粘着磨损并存;第三阶段(2 700次试验后),摩擦因数逐渐下降,磨损机理转变为较强的粘着磨损和疲劳磨损,材料表现为失效,整个试验过程中,摩擦因数稳定系数均高于0.9。研究表明,研制的铜基摩擦材料在真空常温条件下可满足转位机构和空间机械臂等的可靠性需求。

链条耐磨损寿命可靠性评定方法

设计了链条耐磨损寿命可靠性评价方法,该方法可以根据具体链传动形式,灵活地调整抽样方案,从而满足不同主机产品可靠性考核的需求。研究表明,以链条在不同使用寿命下的可靠度或不同极限磨损伸长率的可靠度为评定目标,评定成本保持不变,同时可以获得更多的可靠性信息。

控制棒驱动机构销轴磨损寿命与可靠性仿真

采用有限元仿真、蒙特卡洛仿真、Archard磨损模型和应力强度干涉理论开展了钩爪伸出和收回工况下的销轴滑动磨损寿命与可靠性研究。钩爪收回工况与伸出工况相比,3个销轴的平均法向载荷和接触面积显著增加,而滑动距离变化较小。到第1800万次运动步数时,钩爪缓冲轴销轴、连杆衔铁销轴和钩爪连杆销轴的磨损可靠度预测值分别降低到0.0761、0.2328和0.2930,无法满足新一代预测驱动机构超长寿命的要求。此外,针对销轴磨损模型中的参数进行了基于有限差分法的可靠性灵敏度分析,可为后续提高销轴磨损可靠性水平提供参考。

电子元器件的贮存可靠性及评价技术

综述了国内外元器件的贮存可靠性研究现状,分析了元器件贮存失效模式及原因,表明减少元器件自身缺陷、改善固有可靠性是提高其贮存可靠性的关键。并从应用性角度出发,对现场贮存、长期自然贮存试验、极限应力、加速贮存寿命试验等贮存可靠性评价技术进行了对比分析。

利用蒙特卡洛方法计算陶瓷刀具磨损可靠性

在连续切削的条件下 ,陶瓷刀具的失效形式是以磨粒磨损为主的磨损失效 ,其磨损寿命由材料的断裂韧性、硬度和切削过程的参数决定 .利用蒙特卡洛方法分别随机生成断裂韧性与硬度的样本值 ,利用连续车削试验确定切削过程参数 ,将得到的样本值与切削参数相结合可计算刀具在相应切削条件下的磨损寿命及其可靠性 .计算结果表明 :陶瓷刀具的断裂韧性对磨损寿命的可靠性影响较为明显 。

混凝土结构耐久性的概率极限状态设计法

混凝土结构耐久性设计中的一个重要方法就是概率极限状态设计法,这种方法根据描述耐久性劣化过程的数学模型,首先建立耐久性极限状态方程,再将环境作用与抗力作用的某个特征值与相应的分项系数代入极限状态方程,经验算就可在一定可靠度水准上得到耐久性设计参数的设计值。该法与我国混凝土设计规范的结构设计方法一致,其中的关键问题是选取描述耐久性劣化过程的数学模型与合适的设计参数。根据理论与经验相结合的碳化深度模型,选择混凝土保护层厚度与混凝土立方体抗压强度作为耐久性设计参数,建立了基于碳化寿命准则的耐久性概率极限状态设计方法,给出了碳化寿命耐久性接受准则、分项系数与设计表达式。该法适用于一般大气环境下不允许出现钢筋锈蚀的混凝土结构,根据设计表达式可直接确定满足使用寿命要求的保护层厚度与混凝土强度。

可靠性下限与可靠寿命下限间的对称原理

本文讨论了可靠性下限与可靠寿命下限间的关系,指出这种关系是对称关系,亦可称对称原理。利用这种对称原理,可由某种失效分布的可靠寿命下限非常方便地导出该分布的可靠性下限,反之亦然。并且对各种常见的失效分布来说明这个对称原理应用的威力。与许多文献相比,其推导简洁,工程物理概念清楚,极易为工程人员掌握。