非正态分布参数的机械联接件的可靠性灵敏度设计

非正态分布参数的机械联接件的可靠性灵敏度设计

张义民, 　刘仁云, 　贺向东

(吉林大学南岭校区　机械科学与工程学院,长春　130025 )

　　摘　要:将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,讨论了机械联接件的可靠性灵敏度设计问题,提出了可靠性灵敏度设计的计算方法,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对机械联接件可靠性的影响,为机械联接件的可靠性设计提供了理论依据。

关键词:机械联接件; 可靠性灵敏度; 任意分布参数

中图分类号: TH122 ,U463 　　　文献标识码:A

Rel iabil ity Sensitivity of Mechanical Joints With Non2normal Distribution Parameters

　Abstract :Based on the reliability design theory and sensitivity analysis method , the reliability sensitivity of the mechanical joints is extensively discussed and a numerical method for reliability sensitivity design is presented. The variation regularities of reliability sensitivity are obtained and the effects of design parameters on reliability of the mechanical joints are studied. The method resented in this paper provided the theoretic basis for the reliability design of the mechanical joints.
Key words :mechanical joints ; reliability sensitivity ; arbitrary distribution parameters

为满足生产工艺的要求,并考虑到制造、运输、安装、检修工作的方便,大量的压缩机、风机、阀门与管道、流体密封等设备往往做成可拆结构,联接件是可拆结构中使用最为普遍的型式。在机械联接件的设计中,为了得到既有足够的安全可靠性又有适当经济性的优化产品,可靠性(优化) 设计和可靠性灵敏度设计无疑起着重要的作用。可靠性(优化) 设计[ 1～11 ] ,是运用概率统计理论和优化方法设计机械联接件的某一(某些) 设计参数;可靠性灵敏度设计[ 12～16 ] ,是在可靠性基础上进行灵敏度设计,给出设计参数的变化对系统可靠度的影响。事实上,若某因素对机械联接件失效有较大的影响,则在设计制造过程中就要严格加以控制,使其变化较小以保证足够的安全可靠性;反之,如果某因素的变异性对机械联接件可靠性的影响不显著,则在进行可靠性设计时,就可以将其当作确定量值处理以减少随机变量的数目。本文采用摄动技术、可靠性设计和灵敏度分析等方法讨论了机械联接件的可靠性灵敏度设计问题。在基本随机变量的概率特性已知的情况下,可以迅速准确地得到机械联接件的可靠性灵敏度设计信息。
1 　可靠性设计
2 　可靠性灵敏度设计
3 　螺栓的力学模型
4 　法兰的力学模型
5 　数值算例
6 　结　论
　　在机械联接件可靠性研究的基础上,提出一种计算联接
件可靠性灵敏度的数值方法,有效地反映了机械联接件各因
素对其失效的影响程度。本数值方法在随机参数前四阶矩
已知的情况下,放松了对随机参数的分布概型的限制,使之
更接近于工程实际中的机械联接件的可靠性问题,为联接件
的设计、制造、使用和评估,为分析和修改机械联接件的可靠
性水平提供了理论依据。可见本文方法是对机械行业产品
进行可靠性灵敏度设计的通用的、实用的和有效的方法。
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　　作者简介:张义民(1958 – ) ,男,力学博士,机械工程博士后;教授,博士生导师,主要从事随机结构振动与可靠性、汽车零部件可靠性设计等方面的研究。