一种多失效模式零部件的寿命指标评定方法技术

本发明专利技术提供了一种多失效模式零部件的寿命指标评定方法，包括如下步骤：确定零部件的载荷剖面以及载荷的不确定性特征；确定零部件的失效模式及其数量；确定零部件对应各失效模式的初始强度与剩余强度模型；确定零部件各失效模式的应力与零部件所受载荷之间的映射关系；确定零部件的失效行为模型；确定零部件的寿命概率分布模型；确定零部件的寿命指标。本发明专利技术具有以下优势：能够针对具有多种失效模式的零部件，综合考虑多种失效模式对零部件寿命的影响，确定出零部件的寿命概率分布模型以及零部件的平均首次故障发生寿命与可靠寿命，可以有效地指导具有多种失效模式零部件的可靠性评价与寿命指标的确定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于结构可靠性评价
，尤其是涉及一种多失效模式零部件的寿命 指标评定方法。
技术介绍
寿命是机械产品可靠性与耐久性的重要度量指标之一。机械零部件或系统在服役 期间由于受任务剖面复杂性、载荷环境随机性、材料性能分散性等不确定性因素的影响，其 失效形式也表现出明显的多样性，也就是说，零部件或系统在实际使用过程中所表现出的 具体失效模式及其发生时间会具有一定的随机性，进而导致零部件或系统的实际使用寿命 会呈现出一定的不确定性特征。当零部件或系统存在多种失效模式时，便应当考虑多种失 效模式及其之间的失效相关性的影响，对零部件或系统进行多种失效模式条件下的可靠性 分析与寿命评估。因此，在车辆或发动机
，通常会采用"可靠寿命"这一能够体现寿 命不确定性特征的指标来表征产品的可靠性与耐久性。 在现有的机械零部件或系统寿命评定中，通常只考虑产品的某一种失效模式进行 产品的寿命评价，虽然有时也会考虑多种失效模式的影响，但是一般也都是在对每一种失 效模式进行寿命评价的基础上，将这些失效模式中寿命最短的寿命值作为零部件或系统的 寿命，因此，无法全面地反映出多种失效模式及其参数不确定性对零部件或系统寿命指标 的影响，同时，也给不出零部件或系统的平均首次故障寿命、可靠寿命等寿命指标。此外，通 过对产品的失效数据进行统计分析，可以对零部件或系统的寿命指标进行评价，但是这种 基于对失效数据统计分析的寿命评定方法需要建立在产品已经完成制造并进行大批量试 验或实际使用的基础上，无法在产品的研制阶段应用该方法对零部件或系统的寿命进行评 定，不能有效指导零部件或系统的设计与优化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出，针对具 有多种失效模式的零部件，能够在产品的研制阶段，根据零部件的载荷剖面与失效模式，在 确定零部件失效行为的基础上，确定出多种失效模式影响时的零部件寿命概率分布模型， 进一步能够确定出零部件的可靠寿命、平均首次故障发生寿命等寿命指标。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的： -种多失效模式零部件的寿命指标评定方法，包括如下步骤： a、确定零部件的载荷剖面以及载荷的不确定性特征； b、确定零部件的失效模式及其数量m; C、针对步骤b确定的零部件失效模式，确定零部件对应各失效模式的初始强度与 剩余强度模型， d、针对步骤b确定的零部件失效模式，确定零部件各个失效模式所对应的应力与 零部件所受载荷L之间的映射关系； e、针对步骤b确定的零部件失效模式，根据步骤c确定的零部件对应各个失效模式 的初始强度与剩余强度模型以及步骤d确定的零部件各失效模式应力与零部件所受载荷之 间的映射关系，确定出零部件的失效行为模型； f、根据步骤e得到的失效行为模型，确定零部件的寿命概率分布模型； g、根据步骤f得到的寿命概率分布模型，确定零部件的寿命指标。 进一步的，步骤a中，根据零部件所属产品的任务剖面，确定零部件的载荷剖面，同 时通过对载荷的统计分析，确定零部件载荷的不确定性特征，即确定出零部件载荷大小的 概率密度函数fUL)，L指零部件载荷，当以连续型变量t为寿命度量指标时，还应当确定出 载荷作用次数随变量t变化的特征参数λ(?)。 进一步的，在步骤c中，针对步骤b确定的各个零部件失效模式，确定零部件各个失 效模式所对应的初始强度及其概率分布特征，用~表示零部件对应第i种失效模式的初始 强度及其概率密度函数^丨心），再结合零部件的载荷剖面，确定出零部件对应各失效模式的 剩余强度模型，当以连续型变量t为寿命度量指标时，确定零部件对应第i种失效模式的剩 余强度模型为Si(t)=F(Si，t)，当以离散型变量w为寿命度量指标时，确定零部件对应第i种 失效模式的剩余强度模型为3i(w)=F(5i， w)。 进一步的，在步骤d中，针对步骤b确定的零部件失效模式，确定零部件各个失效模 式所对应的应力与零部件所受载荷L之间的映射关系，即确定出零部件对应第i种失效模式 的应力 Sl与零部件所承受载荷L之间的映射关系模型Sl(L)=F(L)。 进一步的，在步骤e中，当以连续型变量t为寿命度量指标时运用式（1)确定零部件 的失效行为模型，当以离散型变量w为寿命度量指标时运用式(2)确定零部件的失效行为模 型，即进一步的，在步骤f中，确定出零部件的寿命概率累积分布函数和寿命概率密度函 数，当以连续型变量t为寿命度量指标时分别运用式(3)和式(4)确定零部件的寿命概率密 度函数f(t)和寿命概率累积分布函数F(t)，当以离散型变量w为寿命度量指标时分别运用 式(5)和式(6)确定零部件的寿命概率密度函数f(w)和寿命概率累积分布函数F(w)，BP 进一步的，在步骤g中，确定出零部件的可靠寿命与平均首次故障发生寿命，当以 连续型变量t为寿命度量指标时，根据零部件要求的可靠度R运用式(7)确定出零部件的可 靠寿命tR，运用式(8)确定出零部件的平均首次故障发生寿命t MFTTF;当以离散型变量w为寿 命度量指标时，根据零部件要求的可靠度R运用式(9)确定出零部件的可靠寿命wr，运用式 (1〇)确定出零部件的平均首次故障发生寿命WMFTTF，即 相对于现有技术，本专利技术具有以下优势： 能够对具有多种失效模式的零部件，考虑多种失效模式的综合影响，根据零部件 的载荷剖面以及载荷的不确定性特征，通过确定零部件的失效模式及其数量、零部件对应 各个失效模式的初始强度与剩余强度模型、零部件各失效模式应力与零部件所受载荷之间 的映射关系，确定出具有多种失效模式零部件的失效行为模型，在此基础上，确定出零部件 的寿命概率分布模型，进一步确定出具有多种失效模式零部件的平均首次故障发生寿命以 及满足零部件要求的可靠度所对应的可靠寿命，可以有效地指导具有多种失效模式零部件 的可靠性评价与寿命指标的确定。【附图说明】 构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实 施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中： 图1为本专利技术实施例所述多失效模式零部件的寿命指标评定方法的流程图。【具体实施方式】需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。 -种多失效模式零部件的寿命指标评定方法，如图1所示，包括如下步骤： a、确定零部件的载荷剖面以及载荷的不确定性特征： 根据零部件所属产品的任务剖面，确定零部件的载荷剖面，同时通过对载荷的统 计分析，确定零部件载荷的不确定性特征，即确定出零部件载荷大小的概率密度函数?? (L)，L指零部件载荷，当以连续型变量t为寿命度量指标时，还应当确定出载荷作用次数随 变量t变化的特征参数λ(?)。 本专利技术实施例的零部件以时间作为寿命度量指标，通过对载荷作用次数的统计分 析可以确定出零部件的载荷作用次数随时间的变化特征参数λ(〇,特征参数A(t)为服从每 小时0.5次的齐次泊松随机过程，通过对载荷幅值的统计分析可以确定出载荷大小的概率 b、确定零部件的失效模式及其数量m: 根据零部件的载荷剖面与结构强度分析结果，并结合统计的零部件已有的失效信 息或相当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多失效模式零部件的寿命指标评定方法，其特征在于：包括如下步骤：a、确定零部件的载荷剖面以及载荷的不确定性特征；b、确定零部件的失效模式及其数量m；c、针对步骤b确定的零部件失效模式，确定零部件对应各失效模式的初始强度与剩余强度模型，d、针对步骤b确定的零部件失效模式，确定零部件各个失效模式所对应的应力与零部件所受载荷L之间的映射关系；e、针对步骤b确定的零部件失效模式，根据步骤c确定的零部件对应各个失效模式的初始强度与剩余强度模型以及步骤d确定的零部件各失效模式应力与零部件所受载荷之间的映射关系，确定出零部件的失效行为模型；f、根据步骤e得到的失效行为模型,确定零部件的寿命概率分布模型；g、根据步骤f得到的寿命概率分布模型，确定零部件的寿命指标。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王正，王增全，邢卫东，王阿娜，赵力明，花琳，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：天津;12