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绿色设计理论与方法 大连交通大学 机械工程学院 班级: 机械08－1班 学号：0804010124 姓名：孟贝贝 可靠性设计理论与方法 孟贝贝 大连交通大学.机械工程学院 辽宁 116028 摘要： 关键词: Abstrac: Keywords: 0.前言 随着新经济时代的到来，市场竞争越来越激烈，越来越全球化，设计在竞争中的作用也将越来越重要。正如美国哈弗商学院的罗伯特·海斯曼在20世纪90年代所说：“50年前，企业的竞争是价格上的，如今是质量上的竞争，而未来是设计上的。” 随着工业技术的迅猛发展，机械设备的质量和参数日益提高，一旦故障停机，造成的经济损失和危害也随之增加，市场和用户对机械产品的质量需求意不满足于一般的功能与性能的保证，而是希望其能长时间保持良好的性能并且具备最低的寿命周期费用，也就是要求产品具有较高的可靠性。因此，为了适应产品的需求，保持机械产品的竞争优势，机械制造企业必须加强产品的可靠性改进和提高工作。 1.可靠性设计发展概况 1.1国外可靠性设计的研究进展 对 或。——工作应力；——强度。 图6－1 应力、强度分布曲线的相互关系模型 从图中可以得出：如图中所示的相交的区域，即干涉区域，就是产品可能发生故障的区域。即使在安全系数大于1的情况下仍然会存在一定的不可靠度。所以，按照传统的机械设计方法只进行安全系数的计算是不够的，还需要进行可靠度的计算。这个是可靠性设计有别于传统常规设计的最重要的特点。应力、强度分布发生干涉时的失效概率和可靠度的一般表达式计算方法有： 2.2.1概率密度函数联合积分法 ——工作应力； ——强度。 2.2.2强度与应力之差的概率密度函数积分法 令， 2.3已知应力与强度分布的可靠度计算 2.3.1当应力和强度均为正态分布时，令，为其均值，为其标准差，并且令 则 …………………………………………………..联合方程或耦合方程 2.3.2当应力和强度均为对数正态分布时， 2.3.3当应力和强度均为指数分布时， 2.4机械静强度的可靠性设计 主要是把应力、强度分布和可靠度在概率的意义下联合起来，构成一种设计计算的依据。主要是根据联结方程或耦合方程，进行计算。基本步骤：（1）确定结构零部件的可靠性指标；根据零部件的功能、复杂程度、重要程度、使用条件、生产难以程度、相似产品失效的历史数据以及当时的研制水平等确定可靠性指标。（2）确定失效模式；明确零部件失效模式，如屈服、失稳、断裂、过量变形等。（3）确定载荷均值和标准差；载荷的均值可以由名义值确定，标准差由载荷变异系数给定。（4）确定材料强度的均值和标准差；目前材料的统计特性数据还缺少公开的资料，可根据经验确定。（5）应用联结方程确定零部件的设计参数。 2.5结构系统可靠性分析 2.5.1将结构看成一个系统，从系统的观点来分析结构可靠性问题，即结构系统可靠性分析。结构系统可靠性分析根据系统组成可以分为串联系统可靠性分析、并联系统可靠性分析、混联结构系统。 2.5.2结构系统可靠性的界值计算 一般来说，精确计算复杂系统的可靠性失困难的，其数值的计算常常非常复杂费时。通过估算结构系统的破坏概率的上下限，对于系统可靠性计算非常有帮助。 2.6结构系统可靠性设计 通常结构系统的可靠性设计不能采用电子系统的可靠度指标分配法，主要因为：（1）结构系统通常不能把它看成由串联、并联逐级组合而成的。（2）结构系统在有若干元件达到临界时，必须考虑这些元件达到临界后对结构系统个元件内力的影响，即有内力重分配问题。（3）在计算结构系统的可靠性时，必须考虑结构元件间的相关性以及各破坏模式之间的相关性。（4）结构系统的破坏是由出现任何一种破坏模式引起的，形成一个破坏模式通常需有一系列元件达到临界；尽管各破坏模式之间是串联的，但需要考虑模式相关性；一个破坏模式所涉及的若干个临界元件不存在简单的并联关系，需要考虑内力重分配。 因此，结构系统可靠性设计是以结构整体来考虑的，有关的整个结构的可靠性设计准则为。 其中和分别为结构系统的可靠性与结构系统的可靠性要求（或称可靠性指标）。 应力分布 强度分布 衰减曲线 常规设计最初安全度 实际安全裕量