为解决燃油系统部件可靠性难以估计的问题,收集了燃油系统重要部件燃油泵组件、液压机械装置、燃油流量传感器、燃油喷嘴的工作时间数据,针对不同部件的工作时间分别绘制Weibull概率图,用三参数相关系数优化法对Weibull分布模型进行参数估计,并依据参数估计值得到不同部件的可靠度函数、失效率函数及故障概率密度函数,最后对燃油系统部件进行可靠性评估与分析。结果表明航空发动机燃油系统部件作为一种复杂的机械电子系统,Weibull分布模型可有效评估其使用寿命,可用于对航空发动机燃油系统部件进行可靠性分析。

目的 采用时域雨流法和4种频域振动疲劳分析方法对机载液压驱动装置的危险部位进行寿命预测及频域方法适用性研究。方法 首先通过有限元随机振动分析得到该结构耳片危险区域的应力PSD,计算的谱宽系数都集中在0.3~0.35,是窄带和宽带分界区域。然后运用4种典型的载荷谱估计模型,即三区间法、基于Dirlik雨流幅值经验模型、用于窄带过程的Rayleigh分布模型、Weibull分布模型,得到危险位置的疲劳寿命安全系数。接着将应力PSD映射为应力-时间序列,并基于雨流计数法得到疲劳寿命安全系数。最后以时域疲劳预测结果基准,对4种频域方法的适用性进行讨论。结果 预测结果显示,Dirlik方法预测的9个安全系数最为可靠,Rayleigh法结果一般,三区间法和Weibull法最差。结论 在窄带和宽带分界区域的谱宽系数,建议采用Dirlik方法,不建议采用三区间法和Weibull法。

以2 MW水平轴变速风力发电机齿轮传动系统为研究对象,对已产生裂纹的风机齿轮进行可靠性评估。以随机风速作为风机齿轮箱外部载荷,通过齿轮的转矩、切向载荷,计算齿轮齿根所受应力,并采用Weibull分布进行拟合;根据断裂概率与齿轮所受最大应力之间的关系和Griffith理论,建立断裂概率与裂纹之间的模型;基于Paris公式建立裂纹与载荷加载次数模型;最后,将上述2种模型结合,利用可靠度与失效率之间的关系,建立考虑随机载荷条件下,风机齿轮的动态可靠性模型。以风机齿轮箱中太阳轮为例,结果表明相对于初始可靠度大于0.99的太阳轮,所验证的太阳轮初始可靠度在低至0.5的情况下,经过高载荷的作用,其可靠度会急剧下降,直至失效。在确定的材料下,所提模型可以较好地反映不同应力水平下裂纹扩展以及裂纹对可靠度的影响,可较好地应用于工程实践中。

为了提高齿轮接触疲劳寿命预测精度,提出了一种基于三参数Weibull分布参数估计的齿轮接触疲劳试验寿命预测方法,并搭建20CrMnTi合金材料的齿轮疲劳寿命试验对该方法进行可靠度分析。研究结果表明故障率密度函数随循环次数递减,逐渐趋于平缓,齿轮点蚀现象出现在齿轮机构的早期故障期。同时可靠度函数随循环次数开始迅速下降,然后逐渐趋于平缓,当齿轮的循环次数达到后,齿轮的可靠度下降到50%,需要停机观察齿轮表面的点蚀坑的面积来判断齿轮机构是否可以继续运行。

针对现有的谐波减速器加速寿命试验方法效率低、试验方案不完善的问题,提出了一种双应力步降加速寿命试验方法。以工业机器人用谐波减速器为研究对象,通过对加速方案的对比以及加速寿命失效机理的分析,制定出双应力步降试验载荷谱。基于各段步降载荷应力之间的迭代关系,利用遗传算法计算了谐波减速器所服从Weibull分布的最优参数。结果表明,此双应力步降加速寿命试验的加速因子为12.5。该方案准确并有效地提高了试验效率,为优化谐波减速器设计以及缩短谐波减速器加速寿命试验的试验周期提供了参考依据。

脆性材料压缩破坏过程是一个较为复杂的过程,在应力达到最大值时并不发生断裂,而在经历一个较长的非线性过程后伴随着应力下降以及较大的塑性变形而发生突然的断裂.这种过程对某些大尺度物理现象的机理的认识,特别是对地震爆发过程的认识,有一定的启发.从统计的角度认识这一过程,做了大量的实验,初步的统计结果验证了带扭转损伤的铸铁材料的压缩断裂强度服从三参数的Weibull分布,并对参数作了估计.

分析大型风机液力变桨系统的失效特性,基于三参数Weibull分布函数拟合可靠性衰变规律,通过建立极大似然方程组对函数参数逐一求解。采用遗传算法优化求解过程,并在遗传算法种群迭代过程中动态修正个体的交叉及变异概率,以解决适应度发散的问题。结合实际数据,计算得出大型风机液力变桨系统的三参数Weibull分布可靠性函数,并将其与二参数Weibull分布拟合结果进行对比。结果表明,基于三参数Weibull分布的时变失效率估算结果的适应性更高,避免了在失效初始阶段的不合理估计,能够更好地模拟大型风机液力变桨系统的失效特点。

为了实现正常应力下自润滑关节轴承的可靠性评估,利用加速寿命试验的寿命数据及可靠性分析方法,针对自润滑关节轴承的寿命可靠性进行了研究。通过Weibull概率图检验法和F检验法对自润滑关节轴承加速寿命试验中的寿命数据进行分布假设检验,结果显示自润滑关节轴承的寿命服从Weibull分布。采用最佳线性无偏估计法对寿命数据进行参数估计,得到了自润滑关节轴承在不同加速应力下的可靠度、可靠寿命、平均寿命和失效率等可靠性指标。外推出了自润滑关节轴承在正常应力下的寿命可靠度函数,并对其进行了试验验证;验证值与预测值比较接近,表明加速寿命试验是可行的,可以实现正常应力下自润滑关节轴承的可靠性分析。

介绍了加速寿命试验的理论基础。对H公司生产的A系列气缸进行了故障机理分析，确定出了加速应力和故障模型，给出了加速试验谱和试验条件的设计原则以及故障判断基准的确定与检测，最后设计出了气缸加速寿命试验的实施方案，并通过对具体试验数据的分析及参数估计验证了该方案的可行性。

风力发电机翼型的气动特性直接影响其效率。本文采用CFD方法对NACA4415翼型的气动特性进行了研究。针对某地区的风速分布特性，采用双参数Weibull函数的方法获得其风速分布概率，采用CFD技术建立了基于Weibull分布参数下翼型的气动特性的数值模拟计算方法，在来流攻角为12?的情况下，获得了翼型的气动阻力、升力及阻力升力系数随Weibull分布参数的变化情况，建立了一种基于Weibull参数分布的实际风速情况下翼型气动特性的方法。