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基于四阶矩的机械可靠性相关研究

作　者: 刘彦明
导　师: 杨波
学　校: 太原科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 四阶矩可靠性设计可靠性优化设计稳健设计 MATLAB ANSYS
分类号: TB114.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 85次
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内容摘要

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。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 工程背景和选题意义  8-10
  1.2 可靠性技术研究的现状  10-14
  1.3 可靠性优化设计的现状  14-15
  1.4 稳健设计的研究现状  15-16
  1.5 本论文研究内容  16-18
第二章数学基础和可靠性基本理论  18-30
  2.1 引言  18
  2.2 数学基础  18-21
    2.2.1 极限状态函数的统计  19-20
    2.2.2 Edgeworth 级数  20-21
  2.3 可靠性基本原理  21-28
    2.3.1 机械可靠性设计中的干涉理论  21-22
    2.3.2 基本概念  22-25
    2.3.3 目前可靠性设计的常用方法  25-28
  2.4 可靠性优化设计模型  28
  2.5 工程数学软件MATLAB 的简介  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章基于样本四阶矩的机械可靠性优化设计  30-46
  3.1 引言  30-31
  3.2 Edgeworth 级数法  31-32
  3.3 可靠性优化数学模型  32
  3.4 基于四阶矩的机械典型零件可靠性优化设计  32-45
  3.5 本章总结  45-46
第四章机械零件的可靠性灵敏度分析  46-68
  4.1 引言  46
  4.2 有限元法  46-51
    4.2.1 概率设计概述  49
    4.2.2 PDS 的基本过程和步骤  49-50
    4.2.3 PDS 的参数分布函数与选用  50-51
  4.3 基于ANSYS 的可靠性灵敏度分析  51-64
  4.4 基于四阶矩的可靠性灵敏度分析  64-66
  4.5 本章小结  66-68
第五章机械稳健设计  68-76
  5.1 稳健性简介  68-69
  5.2 评价指标  69
    5.2.1 质量损失函数  69
  5.3 产品质量设计模型  69-72
    5.3.1 机械产品的功能因素  69-70
    5.3.2 模型的基本要素  70-71
    5.3.3 稳健性特征量  71
    5.3.4 加工工艺的尺寸误差  71-72
  5.4 悬臂梁的稳健设计  72-74
  5.5 本章小结  74-76
第六章结论与展望  76-78
  6.1 本论文总结  76
  6.2 研究展望  76-78
参考文献  78-82
致谢  82-83
攻读硕士学位期间发表的论文目录  83-84

基于四阶矩的机械可靠性相关研究

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