機(jī)械動(dòng)態(tài)與漸變可靠性理論與技術(shù)評(píng)述

陸坤

摘 要：當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)力的逐漸提升，使得機(jī)械產(chǎn)品性能得到了有效優(yōu)化，加快了機(jī)械技術(shù)革新的步伐。但在這種環(huán)境之下，機(jī)械生產(chǎn)環(huán)境、工作環(huán)境也變得越來越復(fù)雜。因此，就需要對(duì)機(jī)械動(dòng)態(tài)與漸變可靠性提高重視度，通過相關(guān)理論的研究，為機(jī)械設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造提高可靠的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械動(dòng)態(tài)；漸變可靠性；技術(shù)；評(píng)述

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.203

1 前言

在我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加速下，機(jī)械產(chǎn)品性能被提出了更高、更新的要求。機(jī)械運(yùn)行融合了多門學(xué)科知識(shí)，通過對(duì)機(jī)械故障信息的有效分析，來提高產(chǎn)品性能，使其更加可靠。機(jī)械產(chǎn)品的可靠性，為機(jī)械設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，而要確保機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)的可靠性，還需要對(duì)其運(yùn)行各環(huán)節(jié)進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括使用周期、機(jī)械故障燈，進(jìn)而降低產(chǎn)品成本，提高機(jī)械生產(chǎn)效率。

2 機(jī)械動(dòng)態(tài)及漸變可靠性分析

2.1 概述分析

眾所周知，機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)通常是依據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特征、設(shè)計(jì)方案等，來對(duì)機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)下呈現(xiàn)出的物理及幾何特征，通過預(yù)測(cè)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等，來對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面分析與設(shè)計(jì)。機(jī)械動(dòng)態(tài)可靠性理念，主要是基于機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中所提出來的，其可靠性通常要在概率動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)前提之下，通過對(duì)產(chǎn)品振動(dòng)狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的深入研究，來分析其具體的可靠性指標(biāo)，進(jìn)而與機(jī)械產(chǎn)品的相關(guān)動(dòng)態(tài)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，以便更好的予以機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)可靠性設(shè)計(jì)。而在機(jī)械動(dòng)態(tài)可靠性的設(shè)計(jì)中，通常會(huì)由于機(jī)械產(chǎn)品的沖擊、振動(dòng)影響，對(duì)其工作精準(zhǔn)度、運(yùn)行可靠性造成影響，并在一定程度上縮短了產(chǎn)品的使用年限[1]。所以，在對(duì)機(jī)械動(dòng)態(tài)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，還需要對(duì)其具體理論、具體方法進(jìn)行全面、可觀的評(píng)估，揭示機(jī)械產(chǎn)品在運(yùn)行過程中有可能出現(xiàn)的各種狀況。

動(dòng)態(tài)可靠性一般包含了機(jī)械動(dòng)態(tài)系統(tǒng)方面的可靠性，指的是產(chǎn)品在運(yùn)行過程中呈現(xiàn)出的可靠性。在這當(dāng)中，動(dòng)態(tài)強(qiáng)調(diào)的是機(jī)械產(chǎn)品具體的動(dòng)態(tài)屬性，包括了機(jī)械產(chǎn)品具體的振動(dòng)頻率、能量傳遞、輸出響應(yīng)等等。需要注意的是，機(jī)械產(chǎn)品通常會(huì)在幾何尺寸、強(qiáng)度、物理變量等條件下，呈現(xiàn)出不同程度的隨機(jī)性，進(jìn)而使得機(jī)械產(chǎn)品在整個(gè)運(yùn)行過程中都處于動(dòng)態(tài)過程。而機(jī)械產(chǎn)品在相關(guān)工作條件之下所形成的具體參數(shù)，均會(huì)結(jié)合具體條件、具體時(shí)間而發(fā)生相應(yīng)的變化。一般，機(jī)械產(chǎn)品在運(yùn)行中所發(fā)生的隨機(jī)變量，也會(huì)直接影響到產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)可靠性。因此，也需要對(duì)這方面的內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)性的處理。

2.2 動(dòng)態(tài)可靠性分析

動(dòng)態(tài)可靠性的研究，主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段。第一階段主要是以穿越理論作為基礎(chǔ)所開展的研究，起源于二十世紀(jì)四十年代，是關(guān)于超越概率公式和概率計(jì)算方法的研究，在這一研究過程中，是以超越問題作為研究的基礎(chǔ)，通過對(duì)高斯激勵(lì)下非線性體及平穩(wěn)反應(yīng)的探究，來對(duì)超越概率的內(nèi)容以及平穩(wěn)、非平穩(wěn)問題的理論分析，進(jìn)而推算出關(guān)于機(jī)械動(dòng)態(tài)可靠性的公式。而第二個(gè)階段則是以正交展開、模擬形式、隨機(jī)攝動(dòng)等為基礎(chǔ)，開展的動(dòng)力學(xué)研究[2]。其中的攝動(dòng)主要是用于計(jì)算相關(guān)統(tǒng)計(jì)矩，在分析結(jié)構(gòu)振動(dòng)問題過程中，通過對(duì)攝動(dòng)有限元法的分析、應(yīng)用，所得出的動(dòng)力荷載狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)可靠性計(jì)算公式。正交展開則是在二十世紀(jì)八十年代出現(xiàn)的，可以分析結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的一種方式，主要用于流體力學(xué)相關(guān)問題的求解。而把有限元結(jié)合到可靠指標(biāo)的計(jì)算中，并推算出相關(guān)相關(guān)可靠性的方式，也屬于模擬形式，為機(jī)械動(dòng)態(tài)可靠性的計(jì)算、分析提供了必要基礎(chǔ)。

2.3 漸變可靠性分析

機(jī)械動(dòng)態(tài)及漸變可靠性，主要是在原有可靠性理論、技術(shù)等基礎(chǔ)上不斷發(fā)展而成的。相對(duì)來講，機(jī)械產(chǎn)品漸變可靠性，是對(duì)機(jī)械可靠性理論、性能劣化機(jī)理以及機(jī)械動(dòng)力學(xué)等有機(jī)結(jié)合所形成的系統(tǒng)、科學(xué)性理論方法，是一種適合機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)與發(fā)展的理論及方法。通過在原有機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)態(tài)與可靠性分析基礎(chǔ)上，探索出機(jī)械動(dòng)態(tài)及漸變可靠性的巨大發(fā)展?jié)摿Γ员愀玫耐苿?dòng)我國(guó)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，為大型機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)提供可靠的理論與技術(shù)保障。機(jī)械動(dòng)態(tài)及漸變可靠性理論，拋除了以往的固定設(shè)計(jì)理念，在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，更加的深入，精確度更高，能夠滿足機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量要求、性能要求、可靠性要求。該種工作理論，是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)、劣化機(jī)理理論的結(jié)合，能夠有效預(yù)防機(jī)械產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行中所出現(xiàn)的磨損、腐蝕及裂紋等現(xiàn)象，進(jìn)而大大提升了機(jī)械產(chǎn)品可靠性指標(biāo)，確保其生產(chǎn)達(dá)到相關(guān)要求。當(dāng)然，在漸變性設(shè)計(jì)中，若是機(jī)械產(chǎn)品性能參數(shù)在時(shí)間變化下，發(fā)生了相應(yīng)的變化，就要對(duì)產(chǎn)品壽命周期進(jìn)行詳細(xì)分析及評(píng)估，以提升機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)行可靠性。

2.4 機(jī)械動(dòng)態(tài)及漸變可靠性發(fā)展研究

在機(jī)械動(dòng)態(tài)的可靠性設(shè)計(jì)中，要注意兼顧機(jī)械產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)及具體性能，以保證機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)態(tài)運(yùn)行的可靠性。當(dāng)前，機(jī)械設(shè)計(jì)在產(chǎn)品可靠性研究上，已經(jīng)取得了一定的成就，但還需要對(duì)產(chǎn)品詳細(xì)參數(shù)、數(shù)據(jù)等予以系統(tǒng)分析，進(jìn)而有效解決機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中所呈現(xiàn)出的信息概率缺失現(xiàn)象。另外，在機(jī)械可靠性的研究上，未來還要從非線性隨機(jī)動(dòng)態(tài)條件下，機(jī)械的可靠性設(shè)計(jì)問題、解決漸變失效問題等方面著手。而在動(dòng)態(tài)及漸變耦合狀態(tài)下的失效問題，包括振動(dòng)導(dǎo)致的失效及靜態(tài)失效等，要把各種類型的失效耦合表征出來，以便設(shè)計(jì)與制造，并未故障預(yù)測(cè)等提供可靠依據(jù)。另外，在概率信息上，當(dāng)前的信息采集通常集中于設(shè)計(jì)過程中，通過使參數(shù)滿足相關(guān)正態(tài)分布的要求，來進(jìn)行概率信息分析。這種方式很容易由于其不服從正態(tài)分布參數(shù)，而導(dǎo)致設(shè)計(jì)誤差。所以，還需要有效解決概率信息缺失問題。

3 結(jié)束語(yǔ)

在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，為確保產(chǎn)品性能，就需要對(duì)其可靠性進(jìn)行分析，通過預(yù)測(cè)產(chǎn)品在相關(guān)工作條件下的運(yùn)行狀態(tài)、壽命周期、有可能出現(xiàn)的機(jī)械故障等，有效排除產(chǎn)品生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，以保證產(chǎn)品運(yùn)行可靠性，讓機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率得到有效提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱理奎，周小平，方锳澤.Ni-Cr-Al涂層攪拌摩擦加工的作用機(jī)制[J].表面技術(shù)，2015，44（06）：59-64，87.

[2]程強(qiáng)，張振東.電控汽油噴射器電磁特性仿真與磁路參數(shù)優(yōu)化[J].汽車工程，2015，37（06）：642-647.