基于省化理论的寿命周期可靠性和性能并行预计

劣化理论采用称为相邻预修周期和大修周期等劣化率的两个参量，揭示了在一定使用、维修条件下寿命周期可靠性和性能的劣化规律。根据劣化理论，发展了大型机械产品寿命周期使用可靠性和性能的并行预计方法。方法包含了最大化寿命周期可达可用度和收益率的思想，借助同类产品的使用观察，可应用于设计阶段产品有效帮助及寿命周期费用和性能参估计，设计可靠性指标、最佳预修和大修时机确定，以及使用可靠性和性能模拟。     

偏载对铁路货车轴颈轴承概率寿命的影响

偏载恶化车辆服役动力学性能,增加零部件服役载荷,降低动力部件服役寿命。参考标准EN13103/EN 13104/JIS E 4501 进一步考虑惯性和结构细节效应,建立新的铁路货车及轮对的偏载简化动力学模型。依据这一模型建立包含轴颈轴承在内的铁路货车相关动力部件服役载荷确定方法。结合标准ISO 281,考虑铁路货车双列圆锥滚动轴承的产品特点及顺序轮对服役的载荷特点,建立轴承载荷和概率寿命的评估方法。通过某35.7 t轴重铁路货车轴颈轴承的偏载效应分析,揭示了偏载引起轴承谱当量载荷非线性增长、概率寿命呈非线性下降,要控制寿命下降率低于30%,服役管理的临界横向偏载程度不大于15 mm,临界纵向偏载程度不大于30 mm。     

机械系统使用可靠性预测的困境与新进展

讨论现有理论的误导和新的可靠性模型－等劣化模型取得的新进展，通过对“浴盘”曲线，ｍｏｒｓｅ和Ｂａｒｌｏｗ－Ｈｕｎｔｅｒ的维修更新理论及维修更新策略Ⅱ的深入分析和现场调查，指出以修后如新假设的为理论基础是导致等长大修或预修时间间隔和系统具有稳态可用度等误导性结论的根源，等劣化模型有效地克服上以上缺陷。     

PW200转向架的疲劳可靠性分析

以PW200铁路客车转向架为研究对象,在获得包括长寿命范围在内的结构概率疲劳S-N曲线的基础上,对转向架的关键部位进行了疲劳可靠性分析。应用已有的PW200转向架线路实测应力谱,结合Miner准则,得到了各部位在任意给定可靠度和置信度下的使用寿命。同时,也获得了95%置信度和不同设计寿命下各部位的可靠度。确定了转向架的薄弱部位,提出了改进意见。     

零件失效相关表决系统Copula可靠性模型

零部件失效相关是降低冗余系统可靠性的重要原因.从分解零部件失效相关结构和寿命边缘分布的角度,综合考虑了k/n(G)表决系统中导致失效相关的两类因素:共因失效和从属失效.运用Copula函数的相关性理论,建立了零部件失效相关的k/n(G)系统可靠度计算模型.因为无需确定零部件寿命向量的联合密度函数,且用低重差分运算替代了多重积分运算,反映了模型的简捷性和实用性.通过系统可靠度随零部件数目的变化曲线,验证了Copula可靠度理论的合理性;给出了模型中相关程度参数估计的两种统计方法.最后,算例说明了模型的有效性.     

表面滚压对LZ50车轴钢疲劳短裂纹行为的影响

完成了6根表面经滚压处理的漏斗形圆棒试样疲劳短裂纹复型实验,结果表明其短裂纹行为表现出明显的微观结构短裂纹(MSC)和物理短裂纹(PSC)2阶段特征.在MSC阶段,由于不同微观结构障碍的阻碍,主导短裂纹出现2次较明显的扩展减速,进入PSC阶段后,随着主导短裂纹尺度的增长,该现象不再显著.与表面未经滚压的试样相比,在给定主导短裂纹尺度条件下,滚压试样的裂纹扩展速率低得多,这种差异在MSC阶段可达1个数量级.滚压试样平均疲劳寿命达到未滚压试样的6.4倍.表面滚压处理有效抑制了微裂纹的形核与合并,改善了局部微观结构条件,并推迟了MSC与PSC过渡阶段的到来,提高了材料的抗疲劳性能.对主导短裂纹尺度、疲劳寿命分数和有效短裂纹密度3种特征参量进行分析,确定了其良好假设分布和统计演化规律.     

1Cr18Ni9Ti管道焊缝金属疲劳短裂纹萌生与早期扩展

复型研究了1Cr8N9Ti管道焊缝金属的疲劳短裂纹萌生与早期扩展特点，结果表明，有效短裂纹萌生于与管道内外表面一致的试样表面局部区域中delta铁素体与基质的界面，早期扩展具有显著微观结构效应特征，最大障碍尺度约为40μm，与焊缝金属特征微观组织结构――柱状晶中富delta铁素体带距离一致，该尺度范围。由于强微观结构约束，短裂纹密度较高并逐渐增加；尺度不规则扩展，直到若干较长短裂纹发生合并形成导致试样失效的主导短裂纹。这一过程通常称为“微观结构短裂纹（MSC）“阶段，主导短裂纹及其发路径上的短裂纹对疲劳损伤做出直接贡献，可分别称为“主导有效短裂纹（DESFC）“和“有效短裂纹（ESFCs）“，为描述该阶段不规则行为，有必要引入尺度等于ESFCs尺度均值的虚裂纹即MSC阶段DESFC的概念，该阶段DESFC尺度恒定增加，扩展率恒减小。     

单个冲击对不锈钢管道焊接头低周疲劳寿命的影响

完成了单个冲击对１Ｃｒ１８Ｎｉ９１不锈钢管道焊接头试样低周疲劳寿命影响的试验研究。单个试验最大瞬时峰值应变率达４８０ｓ＾－１。试样未经消除焊接残余应力。采用成组法试验（每组７个试样）,对称加载模式,总应变幅为０．００２２８。结果表明,冲击影响受到焊接残余应力和冲击塑性导入机制的耦合作用。焊接残余应力与冲击应力叠加将增加材料损伤,而冲击塑性导入将减缓疲劳损伤和降低疲劳寿命分散性。前者扼制后者。考虑疲     

ZG230-450铸钢的重构疲劳可靠性S-N曲线

给定若干概率水平的常规疲劳可靠性曲线只能做相应概率水平的疲劳设计与寿命预测,要实现任意可靠性水平的疲劳设计、寿命预测和可靠性评定,需要重构全概率疲劳可靠性S-N曲线。首先应用Monte Carlo模拟技术在可接受的误差范围重构了铁道车辆ZG230-450车轮铸钢的疲劳极限和成组法S-N数据。然后应用广义极大似然法测定了其中短寿命范围的可靠性S-N曲线。最后应用概率疲劳极限外推法获得了该材料中短和长寿命范围的合理疲劳概率S-N曲线。并进一步发展了适于车辆结构用万公里单位表征的可靠性曲线。应用该曲线可实现任意可靠性水平的疲劳可靠性设计、寿命预测和可靠性评价。     

平均应变对0Cr18Ni10Ti钢随机循环应力-应变关系的影响规律

试验研究了平均应变对0Cr18Ni10Ti管道钢随机循环应力．应变关系的影响规律从节约试样和试验费用角度，提出了改进的极大似然疲劳试验法，以应变比分别为-1、-0．52、-0．22、0．029．0．18和0．48完成了104个试样的应变控制疲劳试验。揭示出材料具有Masing行为和完全平均应力松弛特征，现有平均应变理论无法表征其影响。因此．首先基于Ramberg-Osgood方程，应用广义极大似然法有效地测定出各应变比的材料随机循环应力-应变关系。通过比较各应变比的循环应力幅均值、循环应力幅均方差和概率循环应力幅，揭示出高可靠性管理时．平均应变具有降低循环应力幅作用，应变比接近0时最显著．偏离逐渐减弱，说明了研究平均应变效应．仅考虑均值．可能给出错误评价；必须综合考虑均值、均方差和样本量3因素才能给出合理评价。