機械動態與漸變可靠性理論與技術評述

陸坤

摘 要：當前，隨著科學技術的不斷發展及工業生產力的逐漸提升，使得機械產品性能得到了有效優化，加快了機械技術革新的步伐。但在這種環境之下，機械生產環境、工作環境也變得越來越復雜。因此，就需要對機械動態與漸變可靠性提高重視度，通過相關理論的研究，為機械設計、生產制造提高可靠的理論依據。

關鍵詞：機械動態；漸變可靠性；技術；評述

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.203

1 前言

在我國工業化進程的不斷加速下，機械產品性能被提出了更高、更新的要求。機械運行融合了多門學科知識，通過對機械故障信息的有效分析，來提高產品性能，使其更加可靠。機械產品的可靠性，為機械設計的重要內容，而要確保機械產品的運行狀態的可靠性，還需要對其運行各環節進行預測，包括使用周期、機械故障燈，進而降低產品成本，提高機械生產效率。

2 機械動態及漸變可靠性分析

2.1 概述分析

眾所周知，機械動態設計通常是依據機械產品的動態特征、設計方案等，來對機械產品運行狀態下呈現出的物理及幾何特征，通過預測、優化設計等，來對產品進行全面分析與設計。機械動態可靠性理念，主要是基于機械動態設計領域中所提出來的，其可靠性通常要在概率動力學基礎前提之下，通過對產品振動狀態、運動狀態的深入研究，來分析其具體的可靠性指標，進而與機械產品的相關動態指標進行對比，以便更好的予以機械產品的動態可靠性設計。而在機械動態可靠性的設計中，通常會由于機械產品的沖擊、振動影響，對其工作精準度、運行可靠性造成影響，并在一定程度上縮短了產品的使用年限[1]。所以，在對機械動態進行可靠性設計時，還需要對其具體理論、具體方法進行全面、可觀的評估，揭示機械產品在運行過程中有可能出現的各種狀況。

動態可靠性一般包含了機械動態系統方面的可靠性，指的是產品在運行過程中呈現出的可靠性。在這當中，動態強調的是機械產品具體的動態屬性，包括了機械產品具體的振動頻率、能量傳遞、輸出響應等等。需要注意的是，機械產品通常會在幾何尺寸、強度、物理變量等條件下，呈現出不同程度的隨機性，進而使得機械產品在整個運行過程中都處于動態過程。而機械產品在相關工作條件之下所形成的具體參數，均會結合具體條件、具體時間而發生相應的變化。一般，機械產品在運行中所發生的隨機變量，也會直接影響到產品的動態可靠性。因此，也需要對這方面的內容進行科學性的處理。

2.2 動態可靠性分析

動態可靠性的研究，主要經歷了兩個階段。第一階段主要是以穿越理論作為基礎所開展的研究，起源于二十世紀四十年代，是關于超越概率公式和概率計算方法的研究，在這一研究過程中，是以超越問題作為研究的基礎，通過對高斯激勵下非線性體及平穩反應的探究，來對超越概率的內容以及平穩、非平穩問題的理論分析，進而推算出關于機械動態可靠性的公式。而第二個階段則是以正交展開、模擬形式、隨機攝動等為基礎，開展的動力學研究[2]。其中的攝動主要是用于計算相關統計矩，在分析結構振動問題過程中，通過對攝動有限元法的分析、應用，所得出的動力荷載狀態下的動態可靠性計算公式。正交展開則是在二十世紀八十年代出現的，可以分析結構動態響應的一種方式，主要用于流體力學相關問題的求解。而把有限元結合到可靠指標的計算中，并推算出相關相關可靠性的方式，也屬于模擬形式，為機械動態可靠性的計算、分析提供了必要基礎。

2.3 漸變可靠性分析

機械動態及漸變可靠性，主要是在原有可靠性理論、技術等基礎上不斷發展而成的。相對來講，機械產品漸變可靠性，是對機械可靠性理論、性能劣化機理以及機械動力學等有機結合所形成的系統、科學性理論方法，是一種適合機械產品生產與發展的理論及方法。通過在原有機械產品動態與可靠性分析基礎上，探索出機械動態及漸變可靠性的巨大發展潛力，以便更好的推動我國工業技術的發展，為大型機械設備的設計提供可靠的理論與技術保障。機械動態及漸變可靠性理論，拋除了以往的固定設計理念，在整個機械設計中，更加的深入，精確度更高，能夠滿足機械產品的質量要求、性能要求、可靠性要求。該種工作理論，是對機械產品可靠性設計、劣化機理理論的結合，能夠有效預防機械產品實際運行中所出現的磨損、腐蝕及裂紋等現象，進而大大提升了機械產品可靠性指標，確保其生產達到相關要求。當然，在漸變性設計中，若是機械產品性能參數在時間變化下，發生了相應的變化，就要對產品壽命周期進行詳細分析及評估，以提升機械產品運行可靠性。

2.4 機械動態及漸變可靠性發展研究

在機械動態的可靠性設計中，要注意兼顧機械產品的相關參數及具體性能，以保證機械產品動態運行的可靠性。當前，機械設計在產品可靠性研究上，已經取得了一定的成就，但還需要對產品詳細參數、數據等予以系統分析，進而有效解決機械產品在設計中所呈現出的信息概率缺失現象。另外，在機械可靠性的研究上，未來還要從非線性隨機動態條件下，機械的可靠性設計問題、解決漸變失效問題等方面著手。而在動態及漸變耦合狀態下的失效問題，包括振動導致的失效及靜態失效等，要把各種類型的失效耦合表征出來，以便設計與制造，并未故障預測等提供可靠依據。另外，在概率信息上，當前的信息采集通常集中于設計過程中，通過使參數滿足相關正態分布的要求，來進行概率信息分析。這種方式很容易由于其不服從正態分布參數，而導致設計誤差。所以，還需要有效解決概率信息缺失問題。

3 結束語

在機械產品設計中，為確保產品性能，就需要對其可靠性進行分析，通過預測產品在相關工作條件下的運行狀態、壽命周期、有可能出現的機械故障等，有效排除產品生產薄弱環節，進而降低生產成本，以保證產品運行可靠性，讓機械產品的生產效率得到有效提升。

參考文獻：

[1]朱理奎，周小平，方锳澤.Ni-Cr-Al涂層攪拌摩擦加工的作用機制[J].表面技術，2015，44（06）：59-64，87.

[2]程強，張振東.電控汽油噴射器電磁特性仿真與磁路參數優化[J].汽車工程，2015，37（06）：642-647.