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机械动态与渐变可靠性理论与技术评述

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  【摘要】随着我国社会经济的快速发展,我国的工业现代化建设也在紧锣密鼓的进行着,促使我国相关科学技术人员也加大了对科学生产技术的研究力度,因而机械产品的性能方面也得到了较大的改善,但是,随着工作环境及机械系统复杂性的增加,出现的机械产品的性能和可靠性问题也是越来越多。基于此,本文首先对机械动态与渐变可靠性的概念进行分析,然后对其技术做一个简单的评述。
中国论文网 /2/view-11506582.htm
  【关键词】机械产品;动态可靠性;渐变可靠性;技术
  引言
  在机械产品的研制阶段,对机械产品在规定工作条件下的寿命、状态以及运行能力进行预测或者估计,并将机械产品的薄弱环节进行排除,使机械产品所需的可靠性得到有效保证,就是机械可靠性设计的目的。因为,机械产品的可靠性不仅关系到使用人员的人身安全,而且与经济效益及社会效益都有着密切的联系。因此,加强机械产品的可靠性是目前保证机械产品性能的重点。
  一、机械动态与渐变可靠性的概念
  机械动态设计是以机械产品的设计目标及动态特性为基础,对机械产品在振动或者是运动状况下产生的几何及物理特征等进行的研究,然后再进行机械产品的设计、预测、修改以及重分析等工序。因为,机械动态设计概念范畴应将机械动态可靠性设计的概念包含在内,所以,机械动态可靠性必须是架立在概率动力学的基础之上的,并对振动或者运动状态下的可靠性指标进行研究,在进行机械产品的可靠性设计时,要严格以机械产品的动态特性指标为依据。早在上世纪四十年代,结构系统就对动态的可靠性进行了研究,RICE还对动力反应与固定交叉界限之间的问题进行了研究,并首次将超越概率提出,也在超越破坏可靠性的理论提出打下了良好的基础。振动和冲击对机械产品的运行可靠性、工作精度以及服役寿命有着严重的影响,因而,机械动态可靠性在机械装备的安全运行以及性能提升方面有着重要的作用。因而为了概括动态结构系统的可靠性理论,机械动态可靠性理论就产生了。
  丧失其规定功能的现象即为机械产品失效的定义。在一种或是多种的化学或是物理因素作用的影响下,机械产品的尺寸、状态、性能以及形状等逐渐发生劣化,最后通过某一种形式丧失其预定功能的事件,即称为是机械的渐变失效。但实际的情况是,时间会将大多数机械产品的特性数值改变,比如机械因磨损、裂纹扩展、腐蚀以及疲劳等造成的强度降低等,从而使产品的可靠性表现为渐变性特征。而且,这种机械产品特性参数会随着时间的变化而发生变化,所以,其机械产品的可靠性也会呈现一个时间变化的函数,但是机械产品发生渐变失效所对应的可靠性问题才是机械渐变可靠性所强调的,所以,按照宏观特征,机械产品失效形式可以分为表面损伤失效、断裂失效以及变形失效。
  将传统的机械可靠性理论进行升华和演化就得到动态与渐变可靠性理论,动态与渐变可靠性理论将静止与固定的设计观点摒弃,使机械产品设计工作变得更加的精确、更深入、更能与机械产品日益提高的要求相适应,并且也更加的符合实际。
  二、机械动态与渐变可靠性技术的研究展望
  (一)机械动态与渐变非线性随机体系的可靠性设计展望
  在机械产品的动态可靠性设计中,如果要将失效渐变与非线性多自由度随机体系的动态方式进行同时考虑,那么对于机械的研究和操作来说,是一个大难题。因为机械产品,部分参数的变质不仅会引起失效,而且还会对动态行为有一定的影响,参数也会受到机械动态的影响。因而,在构建机械模型可靠性时,一定要将两者耦合因素结合考虑。通常情况下,参数的劣化过程就是一个随机过程,所以,致使机械产品的动力学方程也产生一个随机的过程,由此可见,构建的动态与渐变耦合的动力学方程是非线性及多自由的,且荷载与参数也是随机过程的一个随机模型。因而,怎样对随机力学进行分析就是研究机械可靠性设计的重点及难点。现在,在动力学分析与动态与渐变耦合的非线性自由度随机系统的可靠性设计的文献还比较少,因而,这也是对机械产品发展研究的制约因素之一。
  (二)机械动态与渐变耦合失效的可靠性设计展望
  在上面的发展展望中,对机械动态的可靠性与渐变耦合设计问题进行了研究,但是并没有将因为振动而产生的渐变失效与相互耦合、随机耦合、静态以及动态渐变带来的可靠性问题同时考虑进去。如何将各失效类型间的耦合有效的解决,并在此基础上对机械可靠性预测、设计及制造的问题进行研究,这项工作不仅复杂,而且还具有一定的挑战性和开创性。
  (三)机械动态与渐变系统的概率信息缺失的可靠性设计展望
  机械体系的参数及各个零部件的概率分布信息都是在进行机械可靠性设计时要掌握的,但就目前的实际工程情况来看,很难有足够的资料和数据来对参数概率进行有效确定。虽然,已经较大程度的改善了机械产品的可靠性,但是这些方法大部分在服从参数正太上有一定的局限性。并且,统计数据的相对缺乏与工程实际的复杂性,使各设计参数服从对多种形式的概率分布都服从,有些对正态分布也并为完全服从,由此可见,如果只用正态分布在可靠性的设计制造方法方面带去一定程度的误差,严重时可能得到的设计结果并不理想。因而,这一问题的解决非常有必要。
  三、结语
  综上所述,机械动态与渐变可靠性对于机械产品的性能有着重要的影响,在科学技术不断发展的今天,我们应该加强对机械产品动态与渐变可靠性技术的研究,使我国的机械产品设计的技术水平不断提升,并为我国带来更好的社会经济效益。
  参考文献:
  [1]
  张义民.机械动态与渐变可靠性理论与技术评述[J].机械工程学报,2013,20:101114
  [2]张义民,孙志礼.机械产品的可靠性大纲[J].机械工程学报,2014,14:1420
  [3]张云.机械动态与渐变可靠性理论与技术评述[J].山东工业技术,2014,22:301
  [4]李常有,张义民,王跃武.线性连续系统的动态与渐变耦合可靠性分析[J].机械工程学报,2012,02:2329
  作者简介:
  王文白(1997.12-),男,汉族,山东淄博人,现就读于淄博市实验学校。

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