串联机械系统可靠性相关问题研究

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本文通过理论分析与试验研究相结合的方法,系统研究机械系统疲劳可靠性问题,具体研究内容如下:(1)通过Monte Carlo模拟仿真方法研究零件强度在循环载荷作用下对数退化与幂指数退化过程的差别,分析退化参数v对可测剩余强度分布统计矩的具体影响。获得考虑退化试验寿命数据信息的剩余强度退化模型参数计算方法,提高原有退化模型的精度。通过20MnTiB材料光滑试样与缺口试样的剩余强度退化实验,得到考虑全部信息(包括失效数据)的20MnTiB材料试样的幂退化曲线参数。(2)在零部件失效相关的条件下,提出“系统强度”和“系统PSN”曲线的概念,建立系统级失效相关可靠度评估模型。针对稳态随机载荷,利用“系统强度”与“系统PSN”曲线,提出等效“系统剩余强度”概念并给出考虑系统强度退化的可靠度评估方法。(3)针对变构系统与传动串联系统的结构形式差异,以齿轮副为例,研究变构串联机械系统可靠度评估算法。提出齿轮副可靠度的区间估计方法,讨论轮齿齿数配比、强度概率分布参数、应力概率分布等参数对齿轮副静强度可靠度的影响。(4)研究近似模拟风力发电机输入轴转矩载荷历程的简单方法。以齿轮中各轮齿为研究对象,更加充分的考虑系统中各个组成零件分散性对整个传动系统寿命的不确定性影响。在随机载荷作用下,建立零件Monte Carlo寿命仿真计算模型,提出变构系统PSN曲线的获得方法和基于变构系统PSN曲线的寿命评估方法,系统寿命外推方法和假设失效独立方法,对比分析多种方法的优缺点。
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