[发明专利]一种确定机械零部件的寿命概率分布与平均寿命的方法

摘要

发明涉及一种确定机械零部件寿命概率分布与平均寿命的方法，根据机械零部件的设计参数与工作剖面，通过计算分析或试验测试等方法确定零部件的应力概率模型；综合考虑零部件的结构特征、受力状态、工艺过程等因素影响，通过强度试验测试或对材料强度性能数据的修正，确定零部件的强度概率模型和强度退化规律，在此基础上，根据“应力概率模型、强度概率模型以及强度退化规律”等参数，便可以确定出机械零部件的寿命概率分布特征，得到零部件的寿命累积分布函数和寿命概率密度函数以及平均寿命。本发明能够在机械零部件设计过程中，及时对零部件的寿命进行分析与评价，可有效指导机械零部件的设计，提高研制效率，缩短研制周期，节约研制成本。

主权项

1.一种确定机械零部件的寿命概率分布与平均寿命的方法，其特征是它包括以下步骤：a、结合零部件的设计参数与工作剖面，确定零部件的失效模式，根据失效的判断依据，确定与该失效模式相对应的应力和强度指标；b、确定零部件的应力概率模型：针对步骤a确定的应力指标，根据零部件的工作剖面和设计参数，当以时间为寿命度量时，运用泊松随机过程和概率分布函数建立应力概率模型，即用泊松随机过程参数为描述应力出现随时间的变化，用概率分布函数即概率密度函数和累积分布函数分别为和来建立应力概率模型；当以载荷作用次数为寿命度量时，用概率分布函数即概率密度函数和累积分布函数分别为和来建立应力概率模型；c、确定零部件的初始强度概率模型：针对步骤a确定的强度指标，通过强度试验测试或对材料强度数据的修正，综合考虑零部件的结构特征、受力状态、工艺过程等因素的影响，建立零部件的初始强度概率模型，给出零部件初始强度的概率密度函数和累积分布函数；d、确定零部件的强度退化规律：综合考虑零部件工作剖面、结构特征、工艺过程等因素的影响，确定出零部件的强度退化规律；当以时间为寿命度量指标时，建立零部件剩余强度与初始强度、时间等之间的关系，给出如式（1）所示的强度退化规律，即（1）当以载荷作用次数为寿命度量指标时，建立零部件剩余强度与初始强度、载荷作用次数等之间的关系，给出如式(2)所示的强度退化规律，即（2）e、确定零部件的寿命累积分布函数：当以时间为寿命度量指标时，将步骤b、c和d中得到的应力概率模型、强度概率模型以及强度退化规律等参数代入式(3)中，可得到零部件的寿命累积分布函数，即（3）当以载荷作用次数为寿命度量指标时，将步骤b、c和d中得到的应力概率模型、强度概率模型以及强度退化规律等参数代入式(4)中，可得到零部件的寿命累积分布函数，即（4）f、确定零部件的寿命概率密度函数：当以时间为寿命度量指标时，将步骤b、c和d中得到的应力概率模型、强度概率模型以及强度退化规律等参数代入式(5)中，可得到零部件的寿命概率密度函数，即（5）当以载荷作用次数为寿命度量指标时，将步骤b、c和d中得到的应力概率模型、强度概率模型以及强度退化规律等参数代入式(6)中，可得到零部件的寿命概率密度函数，即（6）g、确定零部件的平均寿命：当以时间为寿命度量指标时，将步骤b、c和d中得到的应力概率模型、强度概率模型以及强度退化规律等参数代入式(7)中，可得到零部件的平均寿命，即（7）当以载荷作用次数为寿命度量指标时，将步骤b、c和d中得到的应力概率模型、强度概率模型以及强度退化规律等参数代入式(8)中，可得到零部件的平均寿命，即（8）。