淺談機(jī)械零部件的動態(tài)可靠性靈敏度

李男

摘 要：傳統(tǒng)部件的可靠性模型不能很好地反映喇叭的隨機(jī)負(fù)載和強(qiáng)度退化對可靠性的影響，忽略可靠性和失效率使用時(shí)間的變化規(guī)則。研究機(jī)械部件的強(qiáng)度、負(fù)載和可靠性的時(shí)間變化規(guī)則，利用隨機(jī)過程和順序統(tǒng)計(jì)理論，構(gòu)建考慮到喇叭的隨機(jī)載荷和強(qiáng)度劣化的機(jī)械部件的動態(tài)可靠性功能方程式模型，利用二次矩和攝動方法，構(gòu)建機(jī)械部件的動態(tài)可靠性手指求出標(biāo)簽，計(jì)算了零件的動態(tài)可靠性。基于建立的動態(tài)可靠性數(shù)學(xué)模型，結(jié)合可靠性設(shè)計(jì)理論和靈敏度分析方法，提出動態(tài)可靠性靈敏度設(shè)計(jì)的計(jì)算方法，討論動態(tài)可靠性靈敏度設(shè)計(jì)問題，以交互條為例，提出各參數(shù)的動態(tài)可靠性靈敏度的變化規(guī)則，設(shè)計(jì)參數(shù)的變化對交流桿可靠性的影響進(jìn)行分析，為機(jī)械部件的動態(tài)可靠性設(shè)計(jì)和動態(tài)靈敏度設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械;零部件;動態(tài)可靠性;靈敏度

0 前言

機(jī)械零件在從生產(chǎn)到使用的漫長過程中，其靈敏度逐漸減弱。一般來說，制造期機(jī)械部件的靈敏度相對較高，故障風(fēng)險(xiǎn)相對較高的使用機(jī)械部件的靈敏度相對較低，故障風(fēng)險(xiǎn)也相對較低。機(jī)械部件的可靠性是指在機(jī)械結(jié)構(gòu)指定的時(shí)間和條件內(nèi)完成規(guī)定功能的性能。由于機(jī)械部件的可靠性靈敏度設(shè)計(jì)是基于可靠性進(jìn)行機(jī)械部件的靈敏度設(shè)計(jì)，所以其靈敏度設(shè)計(jì)也隨著時(shí)間的推移而變化，是動態(tài)靈敏度的問題。可靠性靈敏度分析在可靠性設(shè)計(jì)的修改、可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性維護(hù)等方面有重要的應(yīng)用。

1 機(jī)械零部件動態(tài)可靠性靈敏度分析

靈敏度分析是機(jī)械結(jié)構(gòu)動力校正預(yù)測的重要手段，并且可以使用在特征值實(shí)驗(yàn)中獲得的相關(guān)信息來計(jì)算和分析其他特征值參數(shù)與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛性等參數(shù)關(guān)系。分析機(jī)械結(jié)構(gòu)的靈敏度可以為確定各個物理結(jié)構(gòu)參數(shù)與整個結(jié)構(gòu)的動態(tài)關(guān)系提供最佳改進(jìn)方案。因此，分析機(jī)械結(jié)構(gòu)的靈敏度可以說是確保機(jī)械結(jié)構(gòu)修正目標(biāo)的正確性的重要步驟。分析機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性是判斷機(jī)器使用性能的過程，涉及可靠性、平均壽命、信賴壽命等一系列參數(shù)的分析。

結(jié)構(gòu)動力校正預(yù)測基于通過分析獲得的原始結(jié)構(gòu)的特征值信息，使用特定算法來預(yù)測當(dāng)在計(jì)算機(jī)上使用軟件改變結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化。結(jié)構(gòu)動力修正預(yù)測具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，完美的結(jié)構(gòu)動力修正預(yù)測技術(shù)可以避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中“原型-實(shí)驗(yàn)-原型”的重復(fù)過程，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。根據(jù)結(jié)構(gòu)的修正范圍，結(jié)構(gòu)動力修正預(yù)測分為整體和局部修正預(yù)測。在復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，參數(shù)多，結(jié)合關(guān)系復(fù)雜，對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力修正預(yù)測不僅非常困難，而且工作量也很大。相反，基于特征值實(shí)驗(yàn)靈敏度分析的局部動力校正預(yù)測可以修改局部結(jié)構(gòu)，其主要影響系統(tǒng)的動態(tài)性，并且可以實(shí)現(xiàn)工作的一半效果。

靈敏度分析可以定量地給出結(jié)構(gòu)每個位置的物理參數(shù)對結(jié)構(gòu)動態(tài)的影響程度，并指出最佳改進(jìn)位置。也就是說，靈敏度分析可以更明確結(jié)構(gòu)修改的目標(biāo)。從機(jī)器零件的使用角度來看，機(jī)器產(chǎn)品的大部分從可修復(fù)設(shè)計(jì)的角度來說，對零件的要求不僅在技術(shù)性能和使用效果方面有出色的效果，而且減少了用戶負(fù)擔(dān)的使用費(fèi)用，在靈敏度動態(tài)變化過程中建立了可靠性。必須確定計(jì)目標(biāo)：首先確保使用效果的可靠性，即提高機(jī)器系統(tǒng)的使用性能，然后盡量壓縮經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，減少消耗使用成本。可靠性參數(shù)有很多失效率、可靠性、平均壽命、累積故障概率、可靠性壽命、平均故障間隔時(shí)間等。在基于靈敏度的可靠性設(shè)計(jì)中選擇哪個參數(shù)作為主要設(shè)計(jì)參數(shù)具有極其現(xiàn)實(shí)的意義。

2 機(jī)械零部件的動態(tài)可靠性靈敏度分析發(fā)展趨勢

2.1 變量不確定性描述和定量化

一般而言，為了分析機(jī)械部件結(jié)構(gòu)的可靠性，一般需要重點(diǎn)分析隨機(jī)變量的函數(shù)計(jì)算有關(guān)內(nèi)容，從而以確定變量變化情況，從而以確定可靠性的定量分析過程。但是，由于數(shù)據(jù)的不確定性和大量性加上一定的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)限制，所以很難獲得必要的樣本數(shù)據(jù)。在許多可靠分析相關(guān)技術(shù)分析人員的努力和計(jì)算下，最終可以使用的樣本信息仍然有限。在當(dāng)前階段，諸如凸集描述模型和模糊描述的許多分析模型總是不能有效地解決這個問題。因此，在機(jī)械部件結(jié)構(gòu)的可靠性研究中輸入的不確定性變量和量化可以說是可靠性分析的重要研究。

2.2 高維小概率可靠性靈敏度分析

當(dāng)前，在一些低維大概率問題中，計(jì)算所需的算法的要求并不那么嚴(yán)格，這主要考慮實(shí)際問題，而非理論問題，其存在一定的裕度以處理可能的變動。然而，對于一些高維概率，對算法的要求變得非常高。傳統(tǒng)的可靠性分析算法不全面地計(jì)算高維小概率的精度和效率，并且在處理相對復(fù)雜的隱式極限狀態(tài)可靠性和可靠性靈敏度分析問題上，即使在隨后出現(xiàn)的線性采樣子置模型算法中，也具有魯棒性和魯棒性。不能滿足效率。如何提高可信度分析在高維概率下的準(zhǔn)確性也是未來研究的重要方向。

2.3 動態(tài)可靠性靈敏度分析方法優(yōu)化

在機(jī)械部件的可靠性分析中，由于經(jīng)常考慮時(shí)間這一不確定的因素，所以很難實(shí)現(xiàn)動態(tài)可靠性的分析。與其他靜態(tài)問題相比，動態(tài)分析可靠性是一個很大的課題。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械部件的可靠性設(shè)計(jì)，需要進(jìn)一步優(yōu)化動態(tài)可靠性靈敏度分析方法。分析方法如響應(yīng)面法、一次可靠性等在實(shí)現(xiàn)和效率上具有一定的優(yōu)勢，但數(shù)據(jù)的正確性還有很大的提高空間。如何優(yōu)化動態(tài)可靠性靈敏度分析方法也是重要的。

2.4 可靠性分析結(jié)果的驗(yàn)證

分析了機(jī)械零件的動態(tài)可靠性后，需要驗(yàn)證其分析結(jié)果，但現(xiàn)狀是，可靠性分析的結(jié)果受到了很多疑問和挑戰(zhàn)，對可靠性理論的研究產(chǎn)生了很大的影響。可靠性分析結(jié)果的驗(yàn)證需要大量的樣品信息，這需要在工程中進(jìn)行大量的樣品實(shí)驗(yàn)，很難實(shí)現(xiàn)工程作業(yè)的實(shí)際情況。在小樣本的實(shí)驗(yàn)中，另一方面，在能夠抑制風(fēng)險(xiǎn)的情況下，可以估計(jì)樣本信息中的母體信息，而可以通過創(chuàng)建適合于樣本信息的評估方案來實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)語

可靠性是一個古老而面臨新挑戰(zhàn)的問題，它涉及系統(tǒng)行為的描述和模擬、系統(tǒng)行為的量化、不確定性的描述、量化和傳達(dá)。本文著重介紹了結(jié)構(gòu)可靠性和可靠性靈敏度分析的一些經(jīng)典方法和當(dāng)前發(fā)展的新方法，確定了輸入變量與系統(tǒng)行為的關(guān)系，研究了輸入變量的隨機(jī)不確定性在已知條件下的不確定性傳輸問題。機(jī)器零件的靈敏度可靠性是研究范圍很廣的課題，有很多值得深入研究的內(nèi)容。

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