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内容提要
基本随机变量
应力-强度干涉理论
应力-强度干涉模型
可靠度的一般表达式
应力分布的确定
强度分布的确定
用矩法确定应力和强度的分布
一维随机变量
多维随机变量
可靠度的计算方法
应力和强度均为正态分布
其它分布类型
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机械可靠性的特点
机械产品的失效主要是耗损型失效,而电子产品的失效主要是由于偶然因素造成的。
耗损型失效的失效率随时间增长。
机械产品的失效模式很多,甚至同一零部件有多种重要的失效模式。
机械产品的组成零部件多是非标准件,其失效统计值很分散。
机械产品不同失效模式之间往往是相关的,在可靠性分析是需要考虑其相关性。
由于机械零件的复杂性需要从机理分析机械产品的可靠性
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和可靠性相关的基本随机变量
载荷
设计与几何形状及尺寸
工作环境
材料性能与生产情况
使用维护情况
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应力和强度
应力、强度定义:
在机械产品中,广义的应力是引起失效的负荷
强度是抵抗失效的能力
由于影响应力和强度的因素具有随机性,所以应力和强度具有分散特性
影响应力的因素
影响应力的主要因素有所承受的外载荷、结构的几何形状和尺寸,材料的物理特性等
影响强度的因素
影响强度的主要因素有材料的机械性能、工艺方法和使用环境等
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基本随机变量
载荷
机械产品所承受的载荷大都是一种不规则的、不能重复的随机性载荷,例如
自行车因人的体重和道路的情况差别等原因,其载荷就是随机变量。
飞机的载荷不仅与载重量有关,而且飞机重量、飞行速度、飞行状态、气象及驾驶员操作有关。
零件的失效通常是由于其所承受的载荷超过了零件在当时状态下的极限承载能力的结果。
零件的受力状况包括:载荷类型、载荷性质,以及载荷在零件中引起的应力状态。
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载荷
载荷类型
轴向载荷——力在作用在零件的轴线上,大小相等,方向相反,包括轴向拉伸和轴向压缩载荷
在轴向载荷作用下,应力沿横截面的分布式均匀的。
弯曲载荷——垂直于零件轴线的载荷(有时还有力偶),它使零件产生弯曲变形
在弯曲载荷作用下,零件横截面上的主应力分布的规律是:从表面应力最大改变到中性轴线处应力为零。并且,中性轴线一侧为拉伸应力,另一侧为压缩应力。
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载荷
载荷类型
扭转载荷——作用在垂直于零件轴线平面内的力偶,它使零件发生扭转变形。
在扭转载荷作用下,横截面上切应力的分布规律是:从表面最大到横截面中心处为零(这里讲的“中心点”,是指扭转中心轴线与横截面的交点)
剪切载荷——使零件内相邻两截面发生相对错动的作用力。
在剪切载荷作用下,力大小沿平行于最小切应力的横截面上均匀的。
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载荷
载荷类型
接触载荷——两个零件表面间的接触有点接触、线接触和面接触。零件受载后在接触部位的正交压缩载荷称为接触载荷
例如,滚动轴承工作时,滚子与滚道之间,齿轮传动中轮齿与轮齿之间的压力都是接触载荷。
在接触载荷作用下,主应力与最大切应力之比是不定。
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载荷
载荷性质
载荷的性质可以分为以下几种:
静载荷——缓缓地施加于零件上的载荷,或恒定的载荷。
冲击载荷——以很大速度作用于零件上的载荷,冲击载荷往往表现为能量载荷。
交变载荷——载荷的大小、方向随时间变化的载荷,其变化可以是周期性的,也可以是无规则的。
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