蒙特卡罗法在零件可靠性设计中的应用

蒙特卡罗法简称蒙特法，是一种计算机模拟方法，应用于机械CAD中，可节省时间和劳力，大大提高工作效率，同时确保计算的高效、准确，对可靠性设计提供了保证。本文将此方法应用于零件可靠性设计，得出计算机模拟结果，通过与理论结果比较，验证了此方法的可行性。同传统代数法和矩法计算可靠度相比，蒙特卡罗法无须知道应力和强度分布类型及概率参数，能够有效地解决问题。缺点是为提高计算精度必须进行大量模拟计算，需要较长的计算时间。     

多状态多阶段任务系统的可靠度理论计算方法

多状态多阶段任务系统常见于关键性系统，其可靠性要求较高而其可靠度计算又相对困难.为实现该类系统可靠度的精准预测，研究了部件劣化符合马尔科夫过程的多状态多阶段任务系统的可靠度理论计算方法.首先，基于工作效率与需求的关系对该类系统可靠度进行了界定.其次，依据条件概率理论，建立了多阶段任务系统任务成功完成的概率公式.基于此，根据部件劣化的马尔科夫性及部件状态的跨阶段依赖性，推导了多状态多阶段任务系统的可靠度理论计算方法，并提出一种快速穷举部件状态组合的方法用于提高该计算方法的计算效率.最后，通过与蒙特卡罗模拟方法对比，验证了推导的可靠度理论计算方法的准确性与计算的有效性.     

两端截尾分布的应力-强度干涉模型

利用应力－强度干涉模型理论建立了应力和强度都是截尾分布时机械零构 可靠度计算公式,消除 了目前使用和理论分布进行零构件可靠度可靠度永远小于１的情况,使可靠度计算更符合实际情况。     

道路交通网络路径行程时间可靠性计算方法

行程时间可靠度是反映交通服务水平的一个重要指标,为评价交通运行状况,比较交通改善治理措施提供了新的思路。随着信息采集技术的深入发展,大量行程时间样本的采集与行程时间分布的获得,使得可靠度的计算方法的研发变得十分迫切。传统的路径行程可靠度计算方法直接套用电路理论,无法反映交通运行的特征,造成可靠度计算值严重偏低。本文在分析传统方法失效原理的基础上,引入蒙特卡洛理论,开发了一套新的路径行程时间可靠度计算模型。陆家浜路5个路口的实例分析表明,利用GPS测量值得到的可靠度值在80%左右,传统方法计算值为40%左右,本文方法计算值接近80%,表明本文方法能够有效应用于路径行程时间可靠度计算的实践中。     

在役桥梁承载力模糊可靠性的马尔科夫预测

基于模糊评价和马尔科夫过程，研究了在役桥梁承载力可靠度的时变规律。根据模糊评价理论，确定桥梁承载力状况分布向量，引入马尔科夫过程方法，构造结构状态转移概率矩阵。借鉴时间-空间转换思想，提出一种基于逆阵的改进方法用于计算转移概率矩阵，并给出利用桥梁当前承载力状况分布向量修正转移概率矩阵的方法。针对新建桥梁、在役桥梁以及考虑加固的桥梁分别给出其承载力可靠度分布向量预测公式，并提出承载力预测指标。算例表明，该方法可实现桥梁承载力的可靠度预测。     

结构振动一次性失效的可靠度二维概率计算

讨论了结构一次性失效的可靠度计算方法，定义了结构在平稳随机激励下的响应一次性失效可靠度的概率表达式，并引入结构多点响应联合熵的概念，给出二维分布密度函数的形式。最后，对某类继电器的接触系统，计算了分布函数和可靠度。     

仿射空间可靠度分析的理论和方法

针对含有相关随机变量的结构可靠度问题,建立了仿射坐标空间结构可靠度的计算理论,得到了仿射空间中二维、三维乃至多维随机变量情况下可靠度指标的几何意义,证明了传统可靠度和可靠指标的表达式属仿射空间可靠度的特例,并据此推导了随机变量服从一般分布条件下可靠指标的计算格式,避免了相关随机变量正交化分解过程.与随机有限元相结合,分析随机结构的可靠性,通过算例验证了所建立理论方法的正确性,并且具有较高的计算精度和计算效率.     

模糊可靠性疲劳寿命的分析与计算

针对随机栽荷下构件疲劳寿命预估中的可靠性问题，在模糊累积损伤疲劳寿命计算模型的基础上，根据恒幅疲劳寿命的分布及试验参数，依可靠性理论，导出了恒幅载荷下构件的可靠度工作寿命的数学方程，从而建立了承受随机载荷的构件的模糊可靠度疲劳寿命计算模型，同时还导出了传统累积损伤计算方法下可靠度疲劳寿命计算模型。采用这两种模型，通过实测载荷谱，对构件的可靠度疲劳寿命进行了预估，并与实际安全寿命进行比较。结果表明，所建立的模糊可靠度疲劳寿命计算模型预估的安全寿命与实际安全寿命相当吻合，相对误差仅为2．12％，传统可靠度疲劳寿命计算模型的预估误差为99．27％。     

桥台粉喷桩复合地基沉降的随机可靠度分析

应用可靠度理论对桥台粉喷桩复合地基进行随机可靠度分析,方法采用一次二阶矩法。通过编制复合地基沉降可靠度MATLAB程序,计算出了某高速公路路堤极限状态的可靠度及相应的失效概率。说明可靠度理论可以作为桥台粉喷桩复合地基可靠度的计算方法。     

抗共振可靠性全概率设计法研究

研究抗共振可靠性的全概率设计法。运用常规振动设计理论和可靠性相干理论为基础的全概率法建模,并用数值积分法求解。导出了抗共振可靠性工作频率、临界频率相干的４种类型分布,７种不同组合的可靠度计算表达式。建立了抗共振可靠性全概率设计法的理论。证明了在低可靠度时分布类型对可靠度影响不大;而在高可靠度时,不同分布类型下的可靠度值相关悬殊。     

数控机床故障分析与可靠性评价技术的研究

针对传统数控机床可靠性建模时只考虑故障间隔时间而忽略故障性质的现象，提出兼顾机械故障和电气故障的混合威布尔分布模型，进而提高模型准确度.利用最大似然法来确定混合威布尔分布模型参数，用皮尔逊相关系数来确定数控机床各故障时间之间的关系.并通过K-S方法对模型进行检验， 最后确定其符合混合威布尔分布，并运用可靠性评定方法得出数控机床的平均无故障时间.     

煤矿机器设备的可靠性研究

随着机械化水平的提高,机在煤矿系统中发挥着越来越重要的作用,随之而来的是机械设备故障增加,导致机械伤害事故日益增多。研究以提高煤矿建设中机器可靠性为主要目的,分析影响设备可靠性的因素,利用模糊综合评价理论,建立煤矿机器系统可靠性的多因素多级模糊综合评价模型,在实例中对机器设备的可靠性程度进行综合评价,找出影响其可靠性的薄弱环节,并提出提高煤矿机器可靠性的相关措施。     

高速电主轴系统的极小子样试验评估方法研究

针对数控机床这类高可靠性产品的寿命实验数据极少的情况,为了提高数控机床高速电主轴系统的可靠性寿命评估精度,基于性能退化可靠性评估的理论对高速电主轴系统进行了机械应力仿真加载试验.对高速电主轴的退化数据,借助MATLAB软件利用最小二乘法对样本的退化模型参数进行估计,得出一次伪失效寿命.应用虚拟增广法和半经验评估法相结合的可靠性评估方法对高速电主轴系统进行了可靠性评估,得出了高速电主轴系统的平均无故障寿命均值的置信区间.与单纯地采用以往的半经验评估法进行可靠性评估的结果对比,进一步提高了高速电主轴系统在试验样本极小的情况下的试验寿命评估精度,为高速电主轴系统的可靠性研究提供了更加合理有效的评估方法.     

实况下机械零件的动态可靠性分析

考虑不同工况下载荷变化和强度退化对机械零件可靠性的影响,采用雨流计数法对工况载荷进行统计处理,运用Goodman直线修正法与线性积累损伤法则估计出零件的疲劳寿命.在此基础上,利用等时间段内最大载荷替代载荷变化,Gamma过程模拟强度随机退化的方法来建立渐变可靠性数学模型,最后由随机摄动理论和四阶矩法相结合推导出可靠性灵敏度的表达式.以采煤机扭矩轴为例,估算出扭矩轴在实际载荷下的疲劳寿命,给出各参数变量在疲劳寿命内动态可靠性灵敏度变化规律,分析了参数变量改变对扭矩轴可靠性的影响,并用Monte Carlo仿真进行了验证,结果表明所采用的动态可靠性分析过程符合实际工况,能够为实况下机械零件的动态可靠性分析提供一种方法.     

机械系统模糊可靠性随机模拟

基于单个失效模式机械零件模糊可靠性随机模拟,利用模糊集合交与并运算算子,对机械系统模糊可靠性进行随机模拟,这种方法考虑了失效模式的模糊性对系统模糊可靠性的影响,但在随机模拟过程中又可不考虑各失效模式间的相关性,具有操作简单的特点。     

用振型拟合原理识别机床主轴的支承参数

机床主轴系统支承参数的识别是机床动态优化设计中的一个首先必须解决的问题。本文根据机械振动分析理论,提出了一种用振型拟合原理识别机床主轴支承参数的新方法,并编制了相应的计算机识别程序。本识别方法不仅对滚动轴承适用,对滑动轴承也同样是适用的。     

机械零件耐磨性可靠度分析

研究机械磨损特性，分析随时间变化磨损过程、零件磨损与压力和滑动速度的关系、提出给定工作寿命下零件耐磨性可靠度计算模式、以及给定可靠度下零件磨损寿命的分析方法。     

基于随机载荷和强度退化的可靠性灵敏度分析

针对随机载荷和强度退化所引起的动态可靠性问题,将载荷和强度同时考虑成随机过程,利用顺序统计理论得出最大等效载荷,利用Gamma过程来描述机械零件的强度退化过程,并对零件进行动态可靠性建模.在此基础上,运用随机摄动理论和四阶矩技术给出了动态可靠性灵敏度的求解公式,解决了参数服从任意分布的灵敏度求解问题.以零件螺栓为例建立了可靠性动态模型,给出了各参数变量的灵敏度随时间变化的动态曲线,并用Monte Carlo方法进行了验证,结果表明所建立的模型能准确反映出机械零件的可靠性随使用时间的变化规律.     

基于ANSYS的全电动注塑机动模板的可靠性分析

在全电动注塑机总体结构设计的基础上,运用通用CAE软件ANSYS,构建动模板的有限元模型,选用蒙特卡罗法进行可靠性分析。以动模板的厚度、压力载荷及屈服强度为随机输入变量,模拟实际结构设计参数的随机性;获得了该有限元分析模型的应力概率分布特征,得到了压力载荷、壁厚等设计参数对应力分布的敏感程度。     

采煤机牵引部液压系统的故障树分析

应用可靠性理论的故障树分析法（FTA）,对采煤机牵引部液压系统的典型故障进行了定性、定量分析。其方法和结论对从事采煤机设计和使用的有关人员有一定的应用与参考价值。