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基于四阶矩的机械可靠性相关研究

刘彦明  
【摘要】:可靠性作为机械产品质量特性之一,已经备受广大用户的关注。高可靠性的机械产品不仅能够使企业得到良好的经济效益,还能在市场竞争中获得良好的信誉。鉴于实际工程数据属于小样本且样本数据可以同时服从多种分布函数,本文主要开展了以下三个方面的研究工作。 首先,将样本数据的前四阶矩与泰勒级数、Edgeworth级数相结合,提出了一种基于样本前四阶矩计算机械零件可靠度的方法,建立了机械零件可靠性单目标优化设计和多目标优化设计的数学模型,然后在MATLAB环境下编写M文件,利用MATLAB自带的优化工具箱,以机械典型零件为例进行了优化设计,并用蒙特卡罗法进行了验证。 其次,鉴于实际工程当中随机变量小样本数据可以服从多种分布形式,工程中一般多以随机变量服从正态分布予以计算,提出利用ANSYS软件对工程实际机械所受随机变量服从任意分布函数进行灵敏度分析,研究了各个随机变量对机械可靠度的影响程度。以球形压力容器和简支梁为例予以分析,确定了各个随机变量对压力容器和简支梁的影响程度。然后提出基于四阶矩的可靠度灵敏度分析方法,以球形压力容器为例进行了分析,得到了与实际一致的结果。 最后,在总结前人有关机械稳健性设计的基础上,提出了基于质量损失函数与实际加工工艺尺寸误差相结合的一种稳健设计方法,并结合MATLAB优化工具箱中的优化函数,以悬臂梁为例予以计算。


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