[发明专利]一种运动机构的可靠性演化分析方法

权利要求书

1.一种运动机构的可靠性演化分析方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，建立运动机构失效模式的功能函数：

采用FMECA、FTA、模式重要度分析方法获取运动机构的主失效模式，设该失效模式的影响因素包含：L个原始因素，U＝U₁,U₂,……,U_L；M个耗损性使用因素，V＝V₁,V₂,……,V_M；N个非耗损性使用因素，W＝W₁,W₂,……,W_N；则建立其参数化的功能函数，如式2所示；

G(u,v,w)(2)

上式中，G为运动机构的功能函数；当功能函数G>0时，运动机构处于安全状态；

当G≤0时，运动机构处于失效状态；

当G≤0时，表示产品失效；当G＞0时，表示产品安全；

步骤2，抽取原始因素U的样本：

根据原始因素U的联合概率密度函数，采用MonteCarlo法抽取原始因素U的J组样本；设运动机构的设计可靠度为R_d，则仿真试验中需要的样本数量至少为：

J＝100/(1-R_d)；

步骤3，建立运动机构的可靠性仿真样本：

将步骤2得到的各组样本代入到运动机构功能函数中，即得到J个功能函数，如式4所示；

G1(u1,v,w)G2(u2,v,w)......Gj(uj,v,w)......GJ(uJ,v,w)---(4)]]>

上式中，u_j变量为已知量，v和w为未知量，即此时功能函数G(u_j,v,w)仅为v和w的函数；认为每个功能函数即为一个运动机构的样本，相当于可靠性试验中的一个试件，由此得到J个运动机构的仿真试验样本；此时的样本相当于运动机构处于刚刚被制造出来，还没有经过使用和耗损的状态；

步骤4，对j赋值为1；

步骤5，对t赋值为0；

步骤6，抽取非耗损性使用因素W的一组样本：

针对第j个样本，非耗损性使用因素W在第t个运动周期内的条件联合概率密度函数如式5所示；

fW|Uj(j,t)(w)---(5)]]>

使用上述联合概率密度函数抽取W的一组样本，如式6所示；

W_j,t＝w_j,t＝(w_j,t,1,w_j,t,1,…,w_j,t,N)(6)

步骤7，判断步骤3所建立的可靠性仿真样本中的第j个样本G_j是否失效：

若t＝0，则将该样本中的耗损性使用因素V赋值为0，然后将非耗损性使用因素的抽样结果w_j,t和耗损性使用因素V的值代入到该样本的功能函数G_j中，并判断功能函数是否处于安全状态；若G_j>0，则令t＝t+1，然后返回到步骤6；若G_j≤0，则记录该样本的寿命：T_j＝0；然后判断j是否等于J，若j等于J，则已获得所有样本的寿命：(T₁,T₂,……,T_J)，继续执行下面的步骤12；若j不等于J，则结束该循环，令j＝j+1，返回到步骤5；

若t≠0，则继续执行下面的步骤8；

步骤8，计算耗损性使用因素V在第t个耗损周期内的耗损量：

步骤9，计算第j个样本中耗损性使用因素在第t个耗损周期结束后的累积耗损量；

步骤10，代入抽样结果w_j,t和耗损性使用因素的计算结果v_j,t：

将非耗损性使用因素的抽样结果w_j,t和耗损性使用因素的计算结果v_j,t代入第j个样本的功能函数，如式9所示；

G_j(u_j,v_j,t,w_j,t)(9)

步骤11，判断第j个可靠性仿真样本G_j是否处于安全状态：

若G_j>0，即运动机构处于安全状态，则以当前时刻的耗损性使用因素的值v_j,t计算非耗损性使用因素w在下一时刻的分布参数：Θ_w,t+1＝g(v_t)，然后令t＝t+1，返回到步骤6；若G_j≤0，即运动机构处于失效状态，则认为运动机构样本寿命终止，记录此样本的寿命：T_j＝t；然后判断j是否等于J，若j等于J，则已获得所有样本的寿命：(T₁,T₂,…...,T_J)，继续执行下面的步骤12；若j不等于J，则结束该循环，令j＝j+1，返回到步骤5；

步骤12，对运动机构进行可靠性演化分析：

根据抽样和仿真计算结果，对运动机构进行可靠性演化分析；随着使用时间的增加，失效样本的数量也在不断增加：

运动机构在t_i时刻的失效概率密度f(t_i)如式10所示；

f(ti)={0i=0n(ti)-n(ti-1)Ji=1,2...---(10)]]>

运动机构在t_i时刻的失效率λ(t_i)如式11所示；

λ(ti)=0i=0n(ti)-n(ti-1)J-n(ti-1)i=1,2...---(11)]]>

运动机构在t_i时刻的累积失效概率F(t_i)如式12所示；

F(ti)=n(ti)J,i=0,1,2...---(12)]]>

上式中，n(t_i)为运动机构样本在t_i时刻的累积失效数量，J为样本总数；

至此，完成了对运动机构的可靠性演化分析。