機械動態與漸變可靠性理論與技術淺析

王姜萍

摘要：隨著工業生產的發展以及科技的日新月異，對機械產品性能的要求也不斷提高，而由于機械工作環境的復雜性，產品的可靠性與性能問題日益突出，嚴重制約了工業的發展。對于機械產品的設計而言，其主要是以規定的工作條件為依據，對產品運行的壽命、狀態和能力進行預測估計，在此基礎上發現與排除產品薄弱環節，提高機械產品的可靠性，保證產品的社會效益與經濟效益。本文就對機械動態與漸變可靠性理論與技術進行分析和探討。

關鍵詞：機械；動態與漸變可靠性；理論；技術

對于機械產品的可靠性而言，其與社會效益、經濟效益和人身安全具有十分緊密的關系，因此在工程設計過程中需要保證機械產品的可靠性與安全性。一般機械產品的可靠性技術涉及到產品的保養、維修、運輸、使用、試驗、裝配、研制和設計等環節，需要對可靠性設計方法加以大力推廣，從而促進產品成本的降低，提高產品的質量、作業效率和可靠性。

一、機械動態與漸變可靠性概述

對于機械動態與漸變可靠性的設計而言，其屬于機械設計范疇，因此可靠性設計應以動力概率學為依據，深入研究運動和振動情況下的可靠性指標。一般機械可靠性主要是指機械在運動的情況下，能夠在預期時間內執行相應功能的能力。大部分機械產品在安裝、制造與設計等環節會存在一定的偏差，在很大程度上影響機械系統的參數，因此需要進行機械產品的可靠性分析。而以機械可靠性為基礎的動態可靠性則是結合機械產品的設計目標和動態特性，詳細分析產品運動情況下展現的物理特性和幾何特性，從而目標修改與預測[1]。同時動態可靠性強調了動力行為對機械失效率與可靠性的影響、影響機械動力學特征的損傷因素以及機械動態行為等，如果沒有充分考慮動態特性，機械系統在實際投入使用過程中，則會出現信息失真現象，降低可靠性。此外，對于漸變可靠性而言，需要將漸變失效的理念加以引入，主要是指產品受外界物化因素的影響，在性能和外形尺寸等方面發生變化，從而導致產品功能的失效。從形式層面來說，機械產品的漸變失效可分為變形失效、斷裂和表面損傷等，而漸變可靠性則是以失效情況為依據來分析產品的可靠性。機械動態與漸變可靠性的研究需要以機械產品為基礎，結合沖擊與振動環境來分析機械產品的可靠性能，研究影響產品可靠性及漸變性能的因素，并在此基礎上整合隨機過程和可靠性水、統計概率及動力學，從而改進機械設計，實現機械的數字化，提高經濟效益與社會效益。

二、機械動態與漸變可靠性的發展趨勢

對于機械動態與漸變可靠性的發展而言，其主要可從以下三個方面進行分析：一是基于概率信息缺失的可靠性設計。在機械產品的可靠性設計過程中，需要對機械零部件及其系統的隨機參數的概率分布信息加以準確了解與掌握，但是在實際過程中，由于數據和資料的缺乏，往往難以對隨機參數的概率分布加以確定。隨著科學技術的發展與進步，機械產品在可靠性設計方法方面得到了較大的突破，但是這些方法都是要求設計參數服從于正態分布，而由于統計數據缺乏和工程實際復雜性等因素的限制，相關設計參數多是服從于不同形式的概率分布，甚至不服從正態分布[2]。由此可知，如果單純采用正態分布的方法來進行機械產品的可靠性設計，往往會存在一定的誤差，難以達到理想的設計效果。基于機械產品可靠性設計的難題，要想在數據資料和概率信息缺失的情況下解決該問題，需要科學應用機械動態與漸變可靠性理論及技術。

二是動態與漸變機械耦合失效的可靠性設計。目前機械動態與漸變可靠性理論及技術的研究方面，多是分析動態與漸變耦合機械產品的可靠性設計，但是沒有涉及因振動導致的隨機耦合、動態漸變、相互耦合、漸變失效以及靜態失效等可靠性問題。當前需要重點解決的問題就是如何解決各失效類型間的耦合問題以及機械可靠性制造、預測和設計問題。這些問題的解決會對機械產品的可靠性發展產生直接影響，關系到機械產品的社會價值與科學價值。

三是漸變機械體系與非線性隨機動態的可靠性設計。在機械產品的可靠性設計過程中，需要對非線性多自由度隨機體系的漸變失效和動態行為進行綜合考慮。就機械產品而言，其部分參數的劣化會對其動態行為產生一定影響，嚴重時會導致其失效，當然產品的動態行為也會對參數的劣化過程產生影響，因此對可靠性模型加以構建時需要將兩種耦合因素進行科學考慮。一般來說，參數的劣化過程往往具有一定的隨機性，從而使得機械產品動力學方程的參數也具有隨機性，由此可知構建的動態力學與漸變耦合模型具有多自由和非線性特點，其荷載與參數也帶有隨機性質[3]。目前，漸變耦合與動態的多自由度非線性隨機系統的可靠性設計與動力學分析方面的文獻較少，在很大程度上影響了機械產品的長遠發展。

結束語

總而言之，機械動態和漸變可靠性理論進一步深化和升華了典型可靠性理論，其理論與技術的應用能夠推動機械產品的研制及開發，保證產品運行的安全性和可靠性。機械動態與漸變可靠性的深入研究，是對漸變可靠性理論及技術的充分體現，能夠為機械設施提供重要的技術支持。

參考文獻：

[1]張云.機械動態與漸變可靠性理論與技術評述[J].山東工業技術，2014，22：301.

[2]何正嘉，曹宏瑞，訾艷陽，李兵.機械設備運行可靠性評估的發展與思考[J].機械工程學報，2014，02：171-186.

[3]賴一楠，王國彪.機械工程學科可靠性領域自然科學基金資助情況分析[J].中國科學基金，2016，01：44-49.