[发明专利]一种刮板输送机中部槽的耦合故障动态可靠性评估方法

说明书

本发明公开了一种刮板输送机中部槽的耦合故障动态可靠性评估方法，充分利用基于矩的鞍点逼近方法的逼近精度以及动态t‑copula的函数属性，提供一种刮板输送机中部槽的耦合故障动态可靠性评估方法，从而更准确地描述小样本条件下刮板输送机中部槽失效模式间的动态相关性，提高刮板输送机中部槽耦合故障动态可靠性评估的精度。

技术领域

本发明涉及矿山运输设备技术领域，尤其涉及一种刮板输送机中部槽的耦合故障动态可靠性评估方法。

背景技术

深部资源开发利用是国家的发展战略，刮板输送机是实现深部资源开发的关键装备，其安全稳定运行对实现煤矿开采有着重要意义。由于井下运输设备运行条件复杂、工况极其恶劣，加剧了刮板输送机等设备的性能退化过程，降低了设备的实际使用寿命。因此，准确合理地评估和预测刮板输送机关键部件的可靠性对保障设备安全运行、提高经济效益有很大的意义。刮板输送机中部槽是刮板输送机的机身，由中板和槽帮刚等组成，上槽运煤下槽供刮板链返程用。刮板输送机中部槽作为刮板输送机的主体和主要失效件，其寿命和可靠性对煤炭安全高效开采和企业的经济效益及其重要。恶劣工况下，刮板输送机中部槽承受的动态载荷将导致结构的疲劳失效，而疲劳失效主要受到断裂失效和静强度失效两种失效模式的影响，传统的可靠性评估仅仅针对其中一种失效模式，或者假设两种失效模式相互独立，未能考虑到断裂失效和静强度失效同时作用下对刮板输送机中部槽疲劳失效的影响。实际上，刮板输送机运行过程中的动态载荷会引起中部槽材料裂纹的不断扩展，中部槽的静强度也随之发生变化，从而导致其疲劳强度的不断退化。由此可知，在同源载荷作用下，刮板输送机中部槽断裂强度和静强度之间不仅存在相关性，且其相关程度会随着运行时间发生变化。因此，有必要针对刮板输送机中部槽断裂失效和静强度失效之间的动态相关性进行建模，从而实现动态载荷作用下刮板输送机中部槽的耦合故障动态可靠性评估。本发明采用基于四阶矩的鞍点逼近方法和动态t-copula函数，针对小样本下刮板输送机中部槽的断裂和静强度联合失效问题，提出了一种耦合故障动态可靠性评估方法。

在以下几篇文献中：

[1]千米深井提升机主轴多失效模式可靠性评估方法[P],发明专利，ZL201710377138.7.

[2]Noh Y,Choi K K,Du L.Reliability-based design optimization ofproblems with correlated input variables using a Gaussian Copula[J].Structural and multidisciplinary optimization,2009,38(1):1-16.

[3]基于Copula理论的风光互补发电系统可靠性评估方法[P]，发明专利，ZL201210257528.8.

文献1采用Clayton copula进行提升机主轴强度和刚度的联合概率建模，所提方法仅仅针对静态可靠性评估问题，所采用的Clayton copula仅能构建特定时刻的概率相关性，未考虑提升机主轴强度和刚度随时间变化的动态可靠性问题，而静态可靠性与动态可靠性问题在分析思路和处理方法上有本质区别。另外，该文献中所采用的鞍点逼近方法只适用于随机变量累积量母函数存在的条件下，当仅有失效数据的概率统计矩信息时，其适用性受到了限制。

文献2提出了一种基于Gaussian copula函数的多失效模式的概率相关性建模方法。该方法假设失效模式间的相关结构均符合Gaussian copula函数结构，仅适用于对称相关性建模，当失效模式间为非对称相关时，其建模精度较差。

文献3里提供了一种基于copula理论的发电系统的可靠性评估方法。该方法通过采集大量样本来实现概率分布的构建，并通过积分的方法进行累积概率分布的求解，无法适用小样本条件。且所采用的Frank copula函数无法描述非对称的概率相关属性。

发明内容