滚动轴承的疲劳可靠性
滚动轴承的疲劳可靠性
化工过程机械邓坤军612080706048
摘要：
以可靠性理论为出发点,研究了滚动轴承在不同可靠度要求时的设计计算方法,找出了轴承寿命与可靠度间的关系及基本额定动载荷与可靠度间的关系。对从事可靠性设计的工程技术人员有一定的参考价值。
1 引言：
滚动轴承是一种应用相当广泛的标准零件,在它的选用设计中,通常要进行抗疲劳点蚀的寿命计算。目前使用的计算方法规定,在等于基本额定动载荷C 的当量动载荷作用下,滚动轴承可以工作10 车,而其中90 %不发生疲劳点蚀失效,这就意味着其可靠度为0.9。随着科学技术的迅速发展,对轴承组件的可靠性要求越来越高,如美国探险者1号宇宙飞船上仪器的滚动轴承要求可靠度为0.999999999。为了用样本中的基本额定动载荷C 进行不同可靠度的轴承选用设计。在工业生产中轴承作为经常使用的零件应用十分广泛, 由于轴承工特点作的,经常更换维护。一般的轴承主要起支撑转动轴的作用,有的轴承也在支撑转轴的同时也承受很高的载荷。正确地评价一个滚动轴承的有效、安全的工作寿命对安全生产,提高设备生产效率,延长设备使用寿命, 使生产顺利高质量进行是十分重要的技术问题。我国现行的国家标准规定的滚动轴承寿命计算方法[1]，是先
计算出可靠性为90% 的额定寿命, 再对不同可靠度下的寿命用可靠性系数
a进
1
行修正, 其中
a的导出是以寿命服从二参数Weibull 分布为基础的。这种方法在
1
通常情况下可以取得较好的效果, 多年来一直在工程实践中应用。但是, 早在1962年, T. Tallian 分析了2520 套轴承的寿命试验数据后指出对存活概率在0. 4~ 0. 93之间时[2], 寿命分布与二参数Weibull 分布吻合较好, 超出此范围, 则有较大偏离。此外, 近年来,国外的一些轴承研究机构( 如瑞典的SKF工程研究中心)在轴承疲劳寿命试验中,观察到了超长寿命现象，亦即轴承在理想条件下进行耐久试验，其寿命远远高于上述方法计算出的寿命。因此，无论在理论上还是在实际中，滚动轴承均存在一个无限寿命,同时也存在着一个不为零的最小寿命。二参数Weibull 分布不能很好地体现上述两个特点, 这些都说明用二参数Weibull来描述滚动轴承寿命的局限性。这里以文献[3]的观点为基础，对在不同可靠度范围下的寿命分别采用二参数和三参数Weibull 分布的规律进行计算, 使计算结果更加接近于实际。
2 滚动轴承的寿命与可靠度间的关系
滚动轴承的承载能力和寿命的关系通常用，P—L 曲线(见图1)表示，P 是载
荷，L 是寿命(一般用与时间或应力循环次数成比例的总转数表示) 。为了求得寿命与可靠度间的关系 ,在不同载荷水平做成组寿命试验 ,得出不同载荷水平的寿命分布(图1中画出了某载荷水平的寿命分布密度 f (L) ) 。大量试验表明 ,滚动轴承寿命服从两参数威布尔分布，故可靠度为： ()K
??
? ??=b L -e
L R （1
）
图 1 滚动轴承 R —L 曲线
式中L —轴承寿命 , (610转) ; b —轴承寿命分布的尺寸参数; K —轴承寿命分布的形状参数。 (1)式也可写成：
()K 1
1ln ??
? ??
=R b L R （2） 由(2) 式知 ,只要求得威布尔分布参数 b 、K,可靠度与寿命间的关系就完全明确了。
为了估计威布尔分布的参数，文献[4]给出了轴承寿命在威布尔概率纸上的拟合线 ,见图2。
由图可知 ,R = 014～019 时试验点基本在一直线上;R = 019～01999 时 ,试验点在另一直线上。由此可得 ,威布尔参数与可靠度有关 ,经统计处理 ,参数数据列于表 1。
表 1 威布尔分布参数值
R K
b
滚子轴承 球轴承
0.4~0.9 9/8 10L k
1-
0.91ln b ?
?
????
=
0.9~0.99
1.5
把10L k
1-0.91ln b ?
?
????
=代入（2）式可得：
()10K
1
L ln0.9lnR R L ??
?
??= （3） 令=1αK
1
ln0.9lnR ??
?
?? （4） 则()10L R L 1α= （5） 式中 α1 —可靠性系数(数值列于表2) ; L10—轴承的基本额定寿命。
3 滚动轴承的额定动载荷与可靠度间的关系
根据文献[4]可知 ,额定动载荷与基本额定寿命之间的关系为： ε
??
?
??=P C L 10
（6） 式中10L —轴承的基本额定寿命(610转) ;
C —轴承的基本额定动载荷(N) ; P —当量动载荷(N) ;
ε—寿命指数 ,对于球轴承ε= 3 ;对于滚子轴承ε= 10/ 3。
考虑不同的可靠度 ,非常规材料和运转条件 ,轴承的修正额定寿命为：
()ε
αααααα??
?
??==P C L R L 32110
321 （7）
式中α1、C 、P 、ε意义与前面相同，α2—材料系数 ,常规材料(高质量淬硬钢)α2 = 1 ,α3 — — — 润滑系数 ,一般情况下α3 = 1。假设取α2 =α3 = 1 ,则(7)式可写成：
()[]εβ1
R L P C = （8） 式中β—额定动载荷可靠性系数，εk 1
ε
1-lnR ln0.9αβ??
? ??==其值列于表 3 ;
P —当量动载荷(N) ;
L ( R)—可靠度为 R 时的可靠寿命(610转) 。
当已知目标可靠度下的轴寿命时，即由(8)式确定相应的基本额定动载荷C 值，然后据此选择适用的轴承型号。
4 结束语
滚动轴是标准件，在其生产、检验、设计及应用等各方面,均按可靠度为0. 90
时的额定寿命
L作为依据。滚动轴承的可靠性设计, 是解决当给定目标可靠度90
时,如何选用可靠度为0. 90 的轴承来满足实际使用要求。根据上述滚动轴承可靠性设计实用计算方法, 在机械设计中,按工程实际工作条件的要求,可以准确的计算出滚动轴承的可靠度的值,并可以从轴承目录中查得所需要的轴承类型代号。
5 参考文献
[1]国家标准局.。GB6391- 86 滚动轴承。额定动负葆和额定寿命的方法.北京: 中国标准出版社。
[2]Tallian T. Wei bull Distribut i on of Roll i ng Contact Fatigue Life and Deviations Therefrom.ASLE Trans. 1962, 5(1) : 183~ 196.
[3]陈远志, 赵葛霄。滚动轴承可靠性与寿命计算方法的探讨. 重庆大学学报，1998，21(3) : 88~ 93。
[4邱宣怀，机械设计，高等教育出版社，1989
可靠性试验设计与分析1
第四章 （46）可靠性试验设计与分析 §4．6 加速寿命试验(Accelerated Life Testing) 随着科学技术的发展，高可靠性、长寿命的产品愈来愈多，前面讲的截尾寿命试验也 不能适应这种要求，如，不少电子元器件寿命很长，在正常工作温度0 40C 下，寿命可达数 百万小时以上，若取1000个这种元件可能只有1～2个失效，甚至没失效的情况。假如我们把温度提高到0 60C ，甚至0 80C ，只要失效机理不变，仅环境更恶劣一些，则失效数会增加，这种超过正常应力下的寿命试验称为加速寿命试验。 加速寿命试验的目的：用加强应力的办法，加快产品故障，缩短试验时间，以便在较短的时间内预测出产品在正常应力作用下的寿命特征。其基本原则是失效机理不变。 一． 加速寿命试验的类型 (1).恒定应力加速寿命试验（简称恒加试验） 试验之前，先选一组加速应力水平，如12,,......,k s s s ，它们都是高于正常应力水平0s ，一般取012k s s s s <<<鬃鬃鬃<。然后将一定数量的样品分成k 组，每组在一个加速应力下进行寿命试验，直到各组均有一定数量的样品失效为止（如定数截尾0r r ）。从图4.32可以看出，恒加试验是由若干个寿命试验组成，为了缩短寿命试验，特别是低应力水平下的寿命试验采用截尾试验，这样才能更好地发挥加速寿命试验缩短试验时间地优点。 (2).步进应力加速寿命试验（简称步加试验） 它也选定一组加速应力水平0s 12k s s s <<<鬃鬃鬃<， （0s 为正常应力水平） 试验时把一定数量的样品都置于应力水平1s 进行寿命，经过一段时间，如1t 小时后，把应力提高到2s ，将未失效的样品在2s 应力下继续进行寿命试验，一直到有一定数量的样品发生失效为止。如图4.33所示。 在本试验中，一个样品先在加速应力1s 下试验一段时间，若失效，则退出试验，若没有失效，将进入2s 应力下的试验，如此下去，一个样品可能会遭遇若干个加速应力水平的考
机械结构抗疲劳与可靠性分析
机械结构抗疲劳与可靠性分析 发表时间：2019-04-18T15:51:40.703Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：秦俊沛 [导读] 摘要：在机械结构运行过程中，疲劳破坏现象是影响机械运行的主要因素之一。 广州广电计量检测股份有限公司广东省广州市 510000 摘要：在机械结构运行过程中，疲劳破坏现象是影响机械运行的主要因素之一。疲劳破坏过程复杂多样，常发生在机械设备某些隐蔽处且易断裂、易磨损的部位，通过局部的损伤来影响整个机械结构的正常运行。因此怎样增强疲劳寿命与结构的可靠性一直是机械产品设计研究中的热点内容，也是企业提高生产质量与经济效益的关键。本文主要论述对机械结构抗疲劳的方法与分析影响结构可靠性的原因。 关键词：机械疲劳；结构可靠性；交变应力 引言 大多数机械结构中，疲劳破坏现象发生主要因为物体受到力或方向周期性变化的交变载荷作用。长期以来，机械疲劳时刻影响着企业的生产技术与质量。随着机械设备智能、精准的发展方向，通过对机械结构可靠性的分析来增加疲劳寿命，从根本上解决因疲劳破坏给结构造成的损伤，并对机械结构疲劳方面做出安全评估。 1.分析机械结构疲劳与抗疲劳 1.1机械结构疲劳的概述 疲劳是机械设备受到循环交变载荷作用下，材料局部逐渐产生永久性累积断裂、磨损、腐蚀等损伤的过程。在材料设备受到循环应变与应力不断变化的载荷作用时，应力值虽然在材料的极限强度范围内，甚至低于材料的弹性极限时，就有可能发生破坏，在这种交变载荷循环作用下材料发生的破坏，叫做机械结构的疲劳破坏。 机械结构疲劳主要因素为循环应力次数、平均应力强弱、应力值大小。在交变载荷作用下机械零件经过一定时间，因结构内部的不均匀，承受应力的多变性，导致在高应力集中区域形成细小裂纹，再由小裂纹逐步扩展至断裂。使其具有瞬时性以及对缺陷的突发性常常不易发现且易造成事故，影响生产。调查发现机械零件疲劳破坏占企业事故发生率的80%左右，应力的高低直接影响疲劳寿命的长短。通常条件下，根据静力实验来测试材料的机械性能，但是静力破坏与疲劳破坏存在本质上的区别。首先，静力破坏是在超负荷作用下一次完成，而疲劳破坏是受反复作用力很长时间才发生的破坏。其次，在交变应力小于屈服强度，甚至远小于静强度时，可能发生疲劳破坏，但却不会发生静应力破坏。最后，疲劳破坏没有明显的破坏现象，例如金属的脆性破坏不易察觉。静力破坏有明显塑性变形。所以在确定材料的弹性极限、强度极限、屈服极限等机械性能时，不能单单依靠静力实验数据，来反映材料在受到交变应力时的特性。 1.2提高抗疲劳性能的方法 1.2.1添加“维生素” 在金属零件中添加不同种类的“维生素”可以增强零件抗疲劳的性质，延长疲劳寿命。例如：在有色金属和钢材里，加入一定比例的稀土元素，可以提高金属抗疲劳的强度极限值。 1.2.2结构表面处理 因材料承受扭转、弯曲等应力大部分都集中与表层，故对金属零件表面进行电镀或涂层处理，可有效改善应力腐蚀、锈蚀现象以及零件间滑动过程中的摩擦。还可以利用辅助工具将表面打磨光滑或对零件使用前进行塑性变形，有助于提升材料强度及屈服极限值。此外表面热处理通过淬火、氰化、渗碳等措施，改善机械结构表层材料的抗疲劳强度。 1.2.3改变机构外形 在设计构件时，常采用改变外形来减小应力的集中。例如在轴与轮毂安装时，可以通过在轮毂或者轴上开减荷槽。过盈配合时，可以增大配合轴的直径。当需要改变构件横截面时，应增大过度圆弧，以上都可以有效减小应力集中。 1.2.4降低温度、负荷 设备运行时，零部件之间的摩擦生热是正常现象，通过对局部降温的方法，可有效增加疲劳寿命。如电子元器件，采用降温技术可以提升70%的使用寿命。在交变应力作用较低的环境下机械部件不易发生疲劳破损，一旦发生疲劳损伤，其速度也较为缓慢。结合实际，当机构在低应力作用下稳定工作一定时间，再逐步提升到所需求的应力范围，可有效改善抗疲劳强度。 1.2.5利用豪克能技术 常温下的金属具有冷塑性，利用豪克能中冲击能和激活能复合技术对材料表面进行二次深加工，可以使金属零件表面Ra值在0.2以下，降低表层的损伤，通过改善表面的压应力，提高表面的耐磨性、显微硬度以及疲劳寿命。 2.分析机械结构可靠性 2.1对机械结构可靠性的分析 进行机械结构设计时，在保证产品性能、质量及成本的情况下，需要重视产品可靠性技术、理论以及使用过程中维护方面的研究。机械结构可靠性是指在规定时间和环境下，产品性能的完成情况。其影响因素有很多种，如生产过程中机械设备及系统的日常维护保养、人工操作水平以及产品制造技术等。而在正常使用中，机械结构通常受到材料本身机械性能、环境、受力时间长短以及负荷大小，都会减短产品疲劳寿命，以上过程同时考验静态与动态下的产品可靠性。我国对于机械结构可靠性的研究相比较发达国家仍然存在着较大的差距，技术不够成熟发展缓慢，需要大力培养可靠性研发的技术人员以及对各个领域机械机构进行可行性的研究创新，所以不管进行产品设计制造还是使用过程中维护维修方面，可靠性都属于重要的研究对象。 2.2机械结构可靠性的设计方法 2.2.1储备技术 储备技术又称为冗余技术，是保障机械设备的稳定运转而采取系统并联模型来提高可靠性的一种方法。为保证设备工作有冗余，通常是同种规格两个或两个以上的结构单元并联工作，使各处受力均匀，来增强可靠性。 2.2.2产品疲劳寿命估算 产品的可靠性会随着受到交变应力的时间长短而发生变化，从静态试验角度出发，以产品在常温、常态应力作用下的力学性能，为参考条件，评估产品使用过程中的疲劳寿命。当达到评估值时，及时对机械结构易损件进行更换，从而稳定运行。
可靠性设计的基本概念与方法
4．6 可靠性设计的基本概念与方法 一、结构可靠性设计概念 1．可靠性含义 可靠性是指一个产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力；而一个工业产品(包括像飞机这样的航空飞行器产品)由于内部元件中固有的不确定因素以及产品构成的复杂程度使得对所执行规定功能的完成情况及其产品的失效时间(寿命)往往具有很大的随机性，因此，可靠性的度量就具有明显的随机特征。一个产品在规定条件下和规定时间内规定功能的概率就称为该产品的可靠度。作为飞机结构的可靠性问题，从定义上讲可以理解为：“结构在规定的使用载荷／环境作用下及规定的时间内，为防止各种失效或有碍正常工作功能的损伤，应保持其必要的强刚度、抗疲劳断裂以及耐久性能力。”可靠度则应是这种能力的概率度量，当然具体的内容是相当广泛的。例如，结构元件或结构系统的静强度可靠性是指结构元件或结构系统的强度大于工作应力的概率，结构安全寿命的可靠性是指结构的裂纹形成寿命小于使用寿命的概率；结构的损伤容限可靠性则一方面指结构剩余强度大于工作应力的概率，另一方面指结构在规定的未修使用期间内，裂纹扩展小于裂纹容限的概率．可靠性的概率度量除可靠度外，还可有其他的度量方法或指标，如结构的失效概率F(c)，指结构在‘时刻之前破坏的概率；失效率^(()．指在‘时刻以前未发生破坏的条件下，在‘时刻的条件破坏概率密度；平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)，指从开始使用到发生故障的工作时间的期望值。除此而外，还有可靠性指标、可靠寿命、中位寿命，对可修复结构还有维修度与有效度等许多可靠性度量方法。 2．.结构可靠性设计的基本过程与特点 设计一个具有规定可靠性水平的结构产品，其内容是相当丰富的，应当贯穿于产品的预研、分析、设计、制造、装配试验、使用和管理等整个过程和各个方面。从研究及学科划分上可大致分为三个方面。 (1)可靠性数学。主要研究可靠性的定量描述方法。概率论、数理统计，随机过程等是它的重要基础。 (2)可靠性物理。研究元件、系统失效的机理，物理成固和物理模型。不同研究对象的失效机理不同，因此不同学科领域内可靠性物理研究的方法和理论基础也不同． (3)可靠性工程。它包含了产品的可靠性分析、预测与评估、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、可靠性试验、可靠性数据的收集处理和交换等．从产品的设计到产品退役的整个过程中，每一步骤都可包含于可靠性工程之中。 由此我们可以看出，结构可靠性设计仅是可靠性工程的其中一个环节，当然也是重要的环节，从内容上讲，它包括了结构可靠性分析、结构可靠性设计和结构可靠性试验三大部分。结构可靠性分析的过程大致分为三个阶段。 一是搜集与结构有关的随机变量的观测或试验资料，并对这些资料用概率统计的方法进行分析，确定其分布概率及有关统计量，以作为可靠度和失效概率计算的依据。
实现机械工程的可靠性优化设计参考文本
实现机械工程的可靠性优化设计参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
实现机械工程的可靠性优化设计参考文 本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 自改革开放之后，中国的工程机械行业得到了前所未 有的发展，经过30多年的不懈努力，机械工程制造业取得 了巨大的发展成果，在国民经济中占有很大的比重。在机 械工程行业里面，对其可靠性进行优化设计是十分必要 的。在本文中，深入探讨了工程机械可靠性优化设计中的 问题，以便参考。 现代社会，科学技术的发展已不可同日而语，人们不 仅对多功能产品的强烈需求，还希望多功能产品的各项能 力非常突出。以提高产品的功能可靠性为目的，促使了产 品产品的可靠性优化设计应运而生，从其概念的产生到如 今，得到了迅速发展和广泛使用。在开展工程机械产品的
设计时，需要把可靠性理论和技术融合起来，并依据具体的要求，可以优先考虑产品的可靠性;在延误开发时间，增加成本和性能的前提下，使工程机械产品的设计尽量满足可靠性的要求。由于可靠性设计是一个跨多学科，多技术的新兴技术，所以可靠性的设计涉及诸多问题。 1.机械工程设计的可靠性常用方法 1.1.鲁棒设计方法 这种设计方法主要是降低产品的敏感性。使产品的性能不会因为制造期间在变异或是使用环境的变化而变得不稳定，并且让产品在额定的使用期限内，不会因为产品的结构发生变化，参数变动，系统老化等问题而影响到工作的设计方法。该方法是基于统计分析为基础由日本的机械设计师田口玄一提出的，它根据产品的可用性对用户造成多大的经济损失来判断设计的可靠，这是它的基本原理，其中的损失通常是可靠的用户流失的可用性正比于产品的
可靠性试验分析及设计
ji 第四章(44) 可靠性试验与设计 四、最小二乘法 用图估法在概率纸上描出[],()i i t F t 点后,凭目视作分布检验判别所作的回归直线往往因人而异，因此最好再通过数值计算求出精确的分布检验结论和求出数学拟合的回归直线。通常用相关系数作分布检验，用最小二乘法求回归直线。 相关系数由下式求得： ()() n i i X X Y Y γ--= ∑ 其中X,Y 是回归直线的横坐标和纵坐标，它随分布的不同而不同。下表是不同分布的 坐标转换 只有相关系数γ 大于临界值0γ时，才能判定所假设的分布成立。0γ临界系数可查相应的临界相关系数表，如给定显著水平0.05α=，n=10,可查表得00.576γ=。若计算的0γγ，则假设的分布成 立。 如果回归的线性方程为 Y mX B =- 则由最小二乘法得到系数为
1 1 111 221 1??1?1 ()n n i i i i n n n i i i i i i i n n i i i i Y m X B N X Y X Y N m X X N =======-+=-=-∑∑∑∑∑∑∑ 代入上表中的不同的分布，就可以得到相应分布的参数估计值。 五、最好线性无偏估计与简单线性无偏估计 1、无偏估计 不同子样有不同的参数估计值?q ，希望?q 在真值q 附近徘徊。若?()E q q =，则?q 为q 的无偏估计。如平均寿命的估计为?i t n q =? ，是否为无偏估计？ Q 1 [] ?()[]n i i i i t E t E E n n n q q q === = =? 邋 \ ?q 为q 的无偏估计 2、最好无偏估计定义 若?k q 的方差比其它无偏估计量的方差都小，即?()min ()k k D D q q =，则?k q 为最好无偏估计。 3、线性估计定义 若估计量?q 是子样的一个线性函数，即1 ?n i i i a q ==C ? ，则称?q 为线性估计。 4、最好线性无偏估计 当子样数25n ￡时，通过变换具有()F m s C -形式的寿命分布函数，其,m s 的最好线性无偏估计为： 1 ?(,,)r j i D n r j X m ==? ?(,,)j C n r j X s =? 其中(,,),(,,)D n r j C n r j 分别为,m s 的无偏估计，有了,,n r j 后，可有专门表格查无偏系数(,,),(,,)D n r j C n r j 。
机械零件强度可靠性设计的简单分析
机械零件强度可靠性设计的简单数学分析 ---《数学文化》的读书报告 徐华超 机设8班，2009302349 摘要 我们都知道传统的设计方法是把设计变量当做确定性变量来看待。但是对于一大批同类产品总任何特定的一件来讲，许多设计变量（例如工作载荷，极限应力，零件尺寸等）都是随机变量。如果在产品的设计过程中通过概率与统计的方法来分析和处理这些随机变量，则可以更为准确的把握产品的可靠性。基于上述思想及相应的方法进行对机械零件强度可靠性设计中变量分析，可以确定产品在规定的工作条件下及规定的使用期限内完成规定功能的概率，这一概率就是反应产品可靠性的定量指标之一。 关键词 应力 概率密度函数 正态分布 引言 可靠性作为产品的一个重要的质量指标特征，它表示产品在规定的工作条件下及规定 的使用期限内完成规定功能的能力。在现实中可靠性好可以有效的在规定的时间内完成功能，对产品的安全性，口碑和性价比起到至关重要的作用！在设计产品中所遇到的各种变量采用概率和统计的方法来分析和处理，可以较为准确的把握产品的可靠性。机械零件的概率设计和相应的可靠度计算是机械可靠性设计的一项重要内容，下面就机械强度的可靠度计算方法做一阐述。 （一）基本概念及公式 如果广义的讲，可以把一切引起失效的外部作用的参数叫做应力，而把零件本身抵抗失效的能力叫做强度，则通过判断应力是否超过强度就可以判断零件的安全性。若将应力和强度视为随机变量，通过计算强度高于应力的概率，就得到零件的可靠度。根据这一思想建立的可靠度计算模型成为应力-强度干涉模型，这也是进行各种机械零件的概率设计的基础。 狭义的概念的应力-强度干涉模型是以零件的强度指标（例如零件的极限应力 lim δ)和作 用力σ都是随机变量的客观事实为基础的。由于它们都是随机变量，因而必然会有相应的分布规律。令g （r)表示强度指标r 的概率密度函数，p （s ）表示作用应力s 的概率密度函数。显然，零件失效的条件可以用以下两式的任一个来描述 r s <
实现机械工程的可靠性优化设计
实现机械工程的可靠性 优化设计 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
实现机械工程的可靠性优化设计自改革开放之后，中国的工程机械行业得到了前所未有的发展，经过30多年的不懈努力，机械工程制造业取得了巨大的发展成果，在国民经济中占有很大的比重。在机械工程行业里面，对其可靠性进行优化设计是十分必要的。在本文中，深入探讨了工程机械可靠性优化设计中的问题，以便参考。 现代社会，科学技术的发展已不可同日而语，人们不仅对多功能产品的强烈需求，还希望多功能产品的各项能力非常突出。以提高产品的功能可靠性为目的，促使了产品产品的可靠性优化设计应运而生，从其概念的产生到如今，得到了迅速发展和广泛使用。在开展工程机械产品的设计时，需要把可靠性理论和技术融合起来，并依据具体的要求，可以优先考虑产品的可靠性;在延误开发时间，增加成本和性能的前提下，使工程机械产品的设计尽量满足可靠性的要求。由于可靠性设计是一个跨多学科，多技术的新兴技术，所以可靠性的设计涉及诸多问题。 1.机械工程设计的可靠性常用方法 1.1.鲁棒设计方法
这种设计方法主要是降低产品的敏感性。使产品的性能不会因为制造期间在变异或是使用环境的变化而变得不稳定，并且让产品在额定的使用期限内，不会因为产品的结构发生变化，参数变动，系统老化等问题而影响到工作的设计方法。该方法是基于统计分析为基础由日本的机械设计师田口玄一提出的，它根据产品的可用性对用户造成多大的经济损失来判断设计的可靠，这是它的基本原理，其中的损失通常是可靠的用户流失的可用性正比于产品的功能和目标，简单而言就是损失越多说明偏差越大，从侧面反映出产品的质量不过关，减小偏差则是提高产品质量的有效办法，大多是通过严格控制材料和生产工艺，以达到最大限度地减少错误的目的。然而，这种方法的缺点同样十分明显，经费相对昂贵以及技术太过复杂，难以完成。经过人们不断的摸索和实验，提高自身的抗干扰能力已成为此方法的主要途径，此方法的途径也非常的多，它是将很多的办法融合起来。良好的机械强度会比较高增强产品的可靠性。 1.2.降额设计 这个方法是当产品工作时其零件所受的应力都在其额定范围之内，为了达到降低应力的目的可以使零部件的所承受的应力降低或是提高零部件的质量。根据大量的工程实践表明，机械故障率非常低的产品其机械零件都是在低于其设定的工作压力之下进行工作的，而可靠性也随之升高。为了找到最好的降额办法，就需要不断的进行反复的实验。这是就
滚动轴承的疲劳可靠性
滚动轴承的疲劳可靠性 化工过程机械邓坤军612080706048 摘要： 以可靠性理论为出发点,研究了滚动轴承在不同可靠度要求时的设计计算方法,找出了轴承寿命与可靠度间的关系及基本额定动载荷与可靠度间的关系。对从事可靠性设计的工程技术人员有一定的参考价值。 1 引言： 滚动轴承是一种应用相当广泛的标准零件,在它的选用设计中,通常要进行抗疲劳点蚀的寿命计算。目前使用的计算方法规定,在等于基本额定动载荷C 的当量动载荷作用下,滚动轴承可以工作10 车,而其中90 %不发生疲劳点蚀失效,这就意味着其可靠度为0.9。随着科学技术的迅速发展,对轴承组件的可靠性要求越来越高,如美国探险者1号宇宙飞船上仪器的滚动轴承要求可靠度为0.999999999。为了用样本中的基本额定动载荷C 进行不同可靠度的轴承选用设计。在工业生产中轴承作为经常使用的零件应用十分广泛, 由于轴承工特点作的,经常更换维护。一般的轴承主要起支撑转动轴的作用,有的轴承也在支撑转轴的同时也承受很高的载荷。正确地评价一个滚动轴承的有效、安全的工作寿命对安全生产,提高设备生产效率,延长设备使用寿命, 使生产顺利高质量进行是十分重要的技术问题。我国现行的国家标准规定的滚动轴承寿命计算方法[1]，是先 计算出可靠性为90% 的额定寿命, 再对不同可靠度下的寿命用可靠性系数 a进 1 行修正, 其中 a的导出是以寿命服从二参数Weibull 分布为基础的。这种方法在 1 通常情况下可以取得较好的效果, 多年来一直在工程实践中应用。但是, 早在1962年, T. Tallian 分析了2520 套轴承的寿命试验数据后指出对存活概率在0. 4~ 0. 93之间时[2], 寿命分布与二参数Weibull 分布吻合较好, 超出此范围, 则有较大偏离。此外, 近年来,国外的一些轴承研究机构( 如瑞典的SKF工程研究中心)在轴承疲劳寿命试验中,观察到了超长寿命现象，亦即轴承在理想条件下进行耐久试验，其寿命远远高于上述方法计算出的寿命。因此，无论在理论上还是在实际中，滚动轴承均存在一个无限寿命,同时也存在着一个不为零的最小寿命。二参数Weibull 分布不能很好地体现上述两个特点, 这些都说明用二参数Weibull来描述滚动轴承寿命的局限性。这里以文献[3]的观点为基础，对在不同可靠度范围下的寿命分别采用二参数和三参数Weibull 分布的规律进行计算, 使计算结果更加接近于实际。 2 滚动轴承的寿命与可靠度间的关系 滚动轴承的承载能力和寿命的关系通常用，P—L 曲线(见图1)表示，P 是载
机械可靠性设计课程教学大纲
《机械可靠性设计》课程教学大纲 课程编码：08541032 课程名称：机械可靠性设计 英文名称：Reliability of Mechanical Design 开课学期：第6,7学期 学时/学分：30 / 1.5 课程类型：选修课 开课专业：机械科学与工程学院 选用教材：自编讲稿 主要参考书：机械可靠性设计徐灏著机械工业出版社 机械可靠性设计刘惟信著清华大学出版社 执笔人：王军 一、课程性质、目的与任务 本课程系选修课，介绍了可靠性设计的原理及概貌。系统地讲述了机械强度可靠性设计的原理，静强度的可靠性设计和疲劳强度的可靠性设计。其主要任务是培养学生： 1、了解可靠性设计的概念、重要性及原理。 2、掌握机械静强度可靠性设计的基本思想和方法。 3、掌握机械疲劳强度可靠性设计的基本思想和方法。 4、有能力解决一般机械强度可靠性设计的问题。 5、为学生的进一步深造打基础。
“可靠性”是产品质量和技术措施的一个最重要的指标，早已受到世界发达国家的高度重视，因此，在我国对工科学生开设此门科程，具有非常重要的现实意义。 二、教学基本要求 了解可靠性设计的概念、重要性及原理，掌握机械静强度可靠性设计的基本思想和方法，掌握机械疲劳强度可靠性设计的基本思想和方法，有能力解决一般机械强度可靠性设计的问题。 三、各章节内容及学时分配 1、可靠性概念（4学时）：可靠性与质量的关系；可靠性的定义； 衡量可靠性的尺度。(掌握) 2、统计分析的基础知识（4学时）：随机变量；概率的概念；母 体、个体和子样；均值与中值；方差与标准差；平均秩与中位秩； 正态分布；对数正态分布；指数分布；威布尔分布。（了解） 3、机械强度可靠性设计的基础理论（6学时）：可靠性设计方法 的基础理论(理解)；零件强度分布率及分布参数的确定；零件应力分布率及分布参数的确定；强度可靠性计算条件式与许用可靠度；强度可靠性设计方法及步骤(掌握)。 4、静强度可靠性设计（4学时）：拉杆；梁；扭转圆杆；转轴的 强度可靠性设计。(掌握) 5、疲劳强度可靠性设计（8学时）：S-N及P-S-N曲线；疲劳极限
可靠性测试内容及GB参考.pdf剖析
可靠性测试鬼谷子品质联盟——乐天提供 可靠性测试内容 可靠性测试应该在可靠性设计之后，但目前我国的可靠性工作主要还是在测试阶段，这里将测试放在前面（目前大部分公司都会忽略最初的可靠性设计，比如我们公司，设计的时候，从来都没有考虑过可靠性，开发部的兄弟们不要拿砖头仍我……这是实话，只有在测试出现失效后才开始考虑设计）。 为了测得产品的可靠度（也就是为了测出产品的MTBF），我们需要拿出一定的样品，做较长时间的运行测试，找出每个样品的失效时间，根据第一节的公式计算出MTBF，当然样品数量越多，测试结果就越准确。但是，这样的理想测试实际上是不可能的，因为对这种测试而言，要等到最后一个样品出现故障――需要的测试时间长得无法想象，要所有样品都出现故障——需要的成本高得无法想象。 为了测试可靠性，这里介绍：加速测试（也就增加应力*），使缺陷迅速显现；经过大量专家、长时间的统计，找到了一些增加应力的方法，转化成一些测试的项目。如果产品经过这些项目的测试，依然没有明显的缺陷，就说明产品的可靠性至少可以达到某一水平，经过换算可以计算出MTBF（因产品能通过这些测试，并无明显缺陷出现，说明未达到产品的极限能力，所以此时对应的MTBF是产品的最小值）。其它计算方法见下文。（*应力：就是指外界各种环境对产品的破坏力，如产品在85℃下工作受到的应力比在25℃下工作受到的应力大；在高应力下工作，产品失效的可能性就大大增加了）； 一、环境测试 产品在使用过程中，有不同的使用环境（有些安装在室外、有些随身携带、有些装有船上等等），会受到不同环境的应力（有些受到风吹雨湿、有些受到振动与跌落、有些受到盐雾蚀侵等等）；为了确认产品能在这些环境下正常工作，国标、行标都要求产品在环境方法模拟一些测试项目，这些测试项目包括：
疲劳可靠性
机械 机械构件的疲劳强度或疲劳寿命受众多因素的影响,如材料本质(如化学成分、金相组织、纤维方向、内部缺陷分布)、工作条件(如载荷特性、加载频率、服役温度、环境介质)、零件状态(如应力集中、尺寸效应、表面加工)等[1]。其中,最为复杂的是应力集中、表面加工和尺寸效应这三方面因素的影响。 关于应力集中、表面质量和尺寸因素各自对试样疲劳寿命或疲劳强度的影响,已有大量的研究[1飊5]。对于在疲劳设计中如何考虑这些因素的影响见文献[4],文献[5]则在此基础上考虑了各因素的分散性。目前考虑各因素对机械零件疲劳强度或疲劳寿命的影响,疲劳断裂的前提是结构应力分析，因此有限元求应力是第一步！目前疲劳断裂国内分成力学帮，航空帮，机械帮，和土木帮。力学帮主要在求三维断裂，以西交大的匡振邦，清华的杨卫为主。但他们的研究的大多是静态加载，没考虑循环加载，无法进行结构的寿命估算。航空帮又分疲劳帮和断裂帮。航空疲劳帮以北航的高镇同为主，主要是疲劳可靠性和雨流法。如果不考虑可靠性，很简单了，考虑了可靠性，由于以前的老家伙没几个懂概率统计，所以全被老高头蒙得一愣一愣的（笑）。其实西工大的吴富民教授水平很高，他的疲劳书比老高头的好。航空断裂帮以前是西工大的黄玉珊（黄神童），后来是北航的张行。主要是求飞机结构的应力强度因子。后来又搞了损伤容限与耐久性设计。这个很蒙人，没一两年时间你学不会。因为首先要学懂断裂力学，然后实际搞的是裂纹扩展。黄神童当年自
做聪明，70年在国内第一个搞断裂力学，（当时清华的黄克智还在算什么波纹板应力分析呢，可现在成了断裂帮总舵主）。黄玉珊认为疲劳比断裂简单多了，所以向航空部建议北航成立疲劳小组，西工大成立断裂小组。可惜黄是江浙人，喜欢单干，后又得了病早逝。加上我国的飞机一直以修修补补为主，使得航空疲劳帮一直有科研课题，有课题就自然会得奖，奖多了就会当院士。与黄玉珊同时搞断裂的是西南交大的孙训方先生。孙老先生水平很高，学生出国的很多。他经常出国开会发现什么是热门就让学生做，因此他的学生做好论文毕业之后出国机会很大。孙老先生绝对是院士水平。可惜老先生性子直不会讨好部里头，每次报院士铁道部提不成名。后来能提名了，已当成院士的又建议新院士要选年青的。所以中国院士一半是狗屎。只要有水平，一百岁时被人承认学术成就，就应当选为院士！机械帮首推东北工学院的徐灏老先生。徐老先生在疲劳方面做了不少工作。可惜他的学生生源不好，他有许多新思想告诉学生学生就是做不出来，他的有的学生是老外做什么只会照着做一遍。使得徐老先生未当成院士。按老先生的水平和著作早应是院士了。土木帮好像大连工学院的赵国蕃院士做了不少东东。但在理论上基本是照国外的在做。大工的课题很多，攀登B什么的。另外赵院士做的很扎实，有很多实验而且他还考虑了可靠性。因此各位如果想学疲劳断裂，不妨查一下以下各位学术大师的论文。实用的还是航空帮做的东西。 msc系列就是老美nasa资助搞起来的，我感觉其界面和功能就是用起来舒服。因此，疲劳并不难，只是很烦，考虑
机械工程的可靠性优化设计分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/9f18512242.html, 机械工程的可靠性优化设计分析 作者：刘峰王庆鑫赵秉祝 来源：《装饰装修天地》2020年第01期 摘; ; 要：随着我国经济技术的快速发展，人们对机械工程提出了更高的要求，机械工程产品应用广泛，对产品可靠性有较高要求，需要从多角度出发，对产品可靠性进行优化设计。首先对机械工程产品可靠性设计现状进行分析，探讨机械工程产品可靠性设计存在的不足。在此基础上，研究机械工程产品可靠性优化设计要点，提出几点具体的优化方法，以期促进其产品质量水平的提升。 关键词：机械工程;产品可靠性;优化设计 1; 引言 我国机械工程制造业发展较快，产品质量水平不断提升，已经进入良性发展期。但是在机械工程产品设计中，由于未能处理好产品功能扩展与可靠性要求的关系，导致产品可靠性存在不足，容易对产品使用安全造成一定影响。针对这种问题，应在提升产品可靠性设计重视度的基础上，采取有效的优化措施，为产品可靠性提供保障。 2; 机械工程可靠性优化的现状 我国机械工程制造业发展的起步较晚，在上世纪80年代时，才在产品可靠性设计方面取得一定突破。随着国内机械工程产品可靠性研究组织机构的相继成立，加快了我国产品可靠性设计的标准化进程，对于推动机械工程制造业发展做出了重要贡献。但客观而言，我国机械工程产品可靠性研究仍落后与西方发达国家，现有研究成果也偏重于理论，在实际生产领域的应用较少。从机械工程实践情况来看，由于缺少产品可靠性的优化设计经验，难以根据机械工程产品的实际用途、功能性能特点，对产品可靠性作出有效优化。或因产品可靠性优化设计周期较长，影响了实际工程进程。再加上成本等方面的客观限制条件，导致部分产品可靠性不足，容易影响机械工程产品的运行安全性和稳定性。针对这种状况，必须提高对机械工程产品可靠性设计的重视，同时应明确机械工程产品可靠性设计优化应贯穿于工程实践的全过程中，与产品制造、安装、使用及维修紧密结合起来，不断积累经验，提高机械工程产品可靠性设计水平。 3; 机械工程的可靠性优化设计原理 3.1; 机械可靠性定量设计方法
可靠性试验设计与分析5
第四章(45) 可靠性试验设计与分析 §4．4可靠性增长试验（Reliability Growth Test） 一、概述 可靠性增长：通过改正产品设计和制造中的缺陷，不断提高产品可靠性的过程。 产品试制阶段，由于设计缺陷与工艺上的不成熟，其可靠性一定会远低于预计的标准，通过试验发现故障，通过机理分析找出故障源，通过再设计与工艺的更改，以达到消除故障的目的，保证研制期间的可靠性达到预期的指标。 可靠性增长是不断反复设计、试验、故障、纠正这样一个循环过程。是为达到可靠性增长目的而执行可靠性秩序中所采用的一种试验方法。 可靠性增长的三个主要因素： 1).通过分析和试验找出产品的潜在故障源。 2).将存在问题（返馈），采取纠正措施更改设计。 3).对改进后的产品重新进行试验。 图4.23 可靠性增长过程 二、可靠性增长试验 目的：通过试验诱导出设计不良或工艺不成熟而引起的潜在故障，通过机理分析找出问题，在设计与工艺上加以纠正，从而达到可靠性增长目的。可靠性增长试验耗费的资源和时间比较多，试验总时间通常为预期的MTBF目标值的5~25倍，所以也并不是所有产品都适宜于安排可靠性增长试验。其试验大纲按照试验、分析、纠正(Test, Analysis And Fix test简称TAAF)这一过程来制定，为此要选定一个可靠性增长的模型，以便确定试验计划时所需考虑的因素。 1、可靠性增长模型 目前在可修产品的增长试验中，普遍使用的杜安(Duane)模型。有时为了使杜安模型的
适合性和最终评估具有较坚实的统计学依据，可用AMSAA 模型作为补充。 杜安模型是用于飞机发动机和液压机械装置等复杂可修产品的增长试验的。模型未涉及随机现象，是确定性模型，即工程模型，而不是数理统计模型。 其基本假设： 只要不断进行可靠性试验，系统可靠性增长（用MTBF 的提高表示）与累积试验时间在双对数纸上成线性关系，直线的斜率是可靠性增长率的一个度量。 图4.24 可靠性增长曲线 上述描绘了杜安可靠性增长模型。其增长率范围在0.3~0.7之间，若增长在0.3以下，说明纠正措施不够有力，在0.7以上表明采用了强有力的纠正措施。 从曲线上还可表明，制定可靠性增长大纲所需要的四个因素： (1).系统固有的MTBF 值P q 与要求的MTBF 值s θ关系： p θ在设计时用预测的方法确定，而s q （可接受值）比P q 低些，这是验证试验之前应增长到的值。 (2).增长曲线的起始MTBF 值0q ：当P q 预期值为200h ￡时，增长线以100试验小时（横坐标）与10%P q （纵坐标）为起始点。当200P h q >，则以100h 试验与50%P q 为起始点。 (3).关于MTBF 增长率a ：取决于大纲要求，如制定合理并执行严格，增长率可达0.6， 没有特殊考虑时可取0.1a =。 (4).增长所要求的总时间： 增长线与指标要求的MTBF 值的水平线交点所对应的总试验时间即为预计总试验时间。美国军用标准有个试验指南： 当固定的试验持续时间为规定的MTBF （s q ）的10～25倍时，该时间完全可以满足达到50～2000hMTBF 内预期的设备可靠性增长需要。当规定的MTBF 在2000h 以上时，其持续试验时间取决于设备的复杂性和大纲要求，但至少应是要求的MTBF 的一倍。无论任何情况下，持续时间试验都不得少于2000h 或不多于10000h 。
电子产品可靠性设计总结V1.1.0
电子产品可靠性设计总结V1.1.0 一、 印制板 ㈠，数据指标 1，印制板最佳形状是矩形（长宽比为3:2或4:3），板面大于200*150mm时应考虑印制板所承受的机械强度。 2，位于边沿附近的元器件及走线，离印制板边沿至少2mm，以防止打耐压不过。 3，焊盘尺寸以金属引脚直径加上 0.2mm 作为焊盘的内孔直径。例如，电阻的金属引脚直径为 0.5mm，则焊盘孔直径为 0.7mm，而焊盘外径应该为焊盘孔径加1.2mm，最小应该为焊盘孔径加1.0mm。 4，常用的焊盘尺寸 焊盘孔直径/mm 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 焊盘外径/mm 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4 5，元器件之间的间距要合适，以防止焊接时互相遮挡，导致无法焊接。 6，走线和元器件与边界孔、固定孔之间的距离要足够的大，以防止无法添加平垫和螺丝，也可防止可耐压时不能通过。 7，PCB板的尺寸要与相关的壳子相匹配，固定孔之间的位置也要与要关的壳体固定位置相适合。 8，尽量用贴片元件，尺可能缩短元件的引脚长度。（地线干扰） ㈡，设计方法 1，保证PCB板很好的接地。（信号辐射） 2，屏蔽板尽量靠近受保护物体，而且屏蔽板的接地必须良好。（电场屏蔽） 3，易受干扰的元器件不能离得太近。（元件布局） ㈢，注意事项 1，以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑，原则是减少和缩短各个元件之间的引线和连接。 2，使用敷铜也可以达到抗干扰的目的，而且敷铜可以自动绕过焊盘并可连接地线。填充为网格状，以散热。 3，包地。对重要的信号线进行包地处理，可以显著提高该信号的抗干扰能力，当然还可以对干扰源进行包地处理，使其不能干扰其它信号。 4，严格确保元器件的焊盘大小足以插入元器件。各个元件间的距离不能太近导致元器件无法放下或无法焊接。 5，尽量少用过孔。 6，画完印制板图后，看看每个元器件的标号的方向正否统一。 7，元器件的标号不能画在其它元器件的焊盘内，也不能被其它原器件挡住。 8、接口应有文字说明其接口功能定义。 9、安装孔周围应不能走线，防止螺丝与信号线短接。 二、 PCB走线 ㈠，数据指标
疲劳分析.
疲劳分析方法 疲劳问题的研究可追溯到19世纪初，经过近二百年探索，目前已经取得了很大的发展。工程上，对疲劳设计主要采用四种方法，即名义应力法、局部应力应变法、损伤容限设计、疲劳可靠性设计。 （1）名义应力法（Miner线性累计损伤理论） 名义应力法又称常规疲劳设计法或影响系数法，用名义应力法来估算构件或结构的寿命的前提是：材料和构件、结构是理想连续体，且承受的载荷不大，断面的应力值小于材料的屈服极限，应力应变成线性关系，应力循环作用下的寿命较小。因此，用该方法进行寿命估算的依据是应力谱、材料的抗力指标P—S—N 曲线和累积损伤理论。 （2）局部应力应变法 零件的疲劳破坏都是从应变集中部位的最大局部应变处开始，并且在裂纹萌生以前，都要产生一定的塑性变形。局部应力应变法以缺口根部的局部应力—应变历程为依据，再结合材料相应的疲劳特性曲线进行寿命估算。该方法的合理性主要表现为考虑了金属的塑性应变和由此而引起的残余应力对疲劳性能的影响。它所指的寿命就是缺口边上出现可见裂纹的寿命。 （3）损伤容限设计 损伤容限设计是一项复杂的系统工程，它以断裂力学特别是线弹性断裂力学理论为基础，以保证结构安全为目标，以无损检测技术、断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率的测定技术为手段，以有初始缺陷或裂纹的零件的剩余寿命估算为中心，以断裂控制为保证，目的是确保结构在给定使用寿命期内，不致因未发现的初始缺陷的扩展造成严重事故。 （4）疲劳可靠性设计 疲劳可靠性设计即概率疲劳设计，它是根据构件工作应力和疲劳强度分布曲线，应用概率设计理论，在给定可靠性指标下，进行构件的可靠性设计。疲劳可靠性设计不但需要知道构件的应力和疲劳强度的平均值，而且还要知道构件的应力和疲劳强度分布。 综上所述，名义应力法和局部应力应变法都是以材料内部没有缺陷和裂纹为
压力容器的机械强度可靠性设计分析
压力容器的机械强度可靠性设计分析 发表时间：2017-04-26T10:10:01.000Z 来源：《电力设备》2017年第3期作者：王悦1 王庆元2 [导读] 从实际生产情况来看，压力容器的可靠性通常能够体现出设计水平的优化和提高，为了实现这个目的那么就需要对零件及部件进行有效的计算，这样才能保证压力容器的质量。 （1.哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司河北秦皇岛 066206；2.河北汉光重工有限责任公司河北邯郸 056028）摘要：随着社会的发展和对压力容器使用需求的不断增多，在对压力容器的机械强度可靠性设计进行分析时发现，压力容器的壁厚会受到使用时间和受压材料的影响，而且年限的不同也会使得腐蚀裕量的取值出现一定的改变。因此，从实际生产情况来看，压力容器的可靠性通常能够体现出设计水平的优化和提高，为了实现这个目的那么就需要对零件及部件进行有效的计算，这样才能保证压力容器的质 量。 关键词：压力容器;机械强度;可靠性;设计分析 引言 我国压力容器的机械强度可靠性设计都较为随意，没有对于压力容器可靠性的明确要求，而以上的可靠性方法主要通过公式、假设等进行分析概括。压力容器的机械强度可靠性设计的主要目的是为了时压力容器的机械强度能够达到安全水平，经济水平、外界环境以及应力等都是对压力容器的机械强度可靠性设计的最终考量，因此，压力容器的机械强度可靠性设计具有极其重要的作用。 1压力容器可靠性设计的意义 压力容器可靠性是指其在特定的情况下，能够让使用功能满足用户的需求，并且在使用的过程不发生故障性质。与压力容器机械强度可靠性存在密切关联的因素有使用环境、环境温度、消费者使用需求以及应力等，压力容器机械强度的可靠性和压力容器的使用时间存在密切联系，随着压力容器使用时间的延长，压力容器机械强度的可靠性逐渐降低，也正是由于有可靠性的存在人们才对压力容器产生了使用寿命的认识。无论是电子产品还是人们日常生活用品，研究可靠性都是非常有必要的。随着国家经济水平和人们生活质量的提升，人们对压力容器的要求也越来越高，在科技发展的支持下，压力容器可靠性得到了大幅度的提升，由于可靠性在一定程度上体现了一个国家的实力水平，因此产品的可靠性研究具有非常重要的意义。 2理论基础 根据国家标准，压力容器设计应充分的考虑实际厚度和计算厚度的附加值。实际厚度的附加值是指筒体的腐蚀裕量和材料得到实际厚度误差，材料的实际厚度误差是根据材料标准中所规定的误差范围进行计算口，而筒体的腐蚀裕量则指的是压力容器中所装的物体对材料腐蚀速率的影响和对压力容器的预期使用时间的计算等。通过长期实践研究表明，我国大部分的压力容器机械强度可靠性设计，在对使用寿命进行计算的弹性失效的中径公式都是将其设为极限情况，计算并没有考虑到腐蚀裕量，所以所得出的结果与实际存在差别。 3可靠性设计的步骤 在一般情况下，压力容器的机械强度的可靠性设计主要划分成为六大主要步骤，第一步，计算压力容器的强度系数以及其可靠度；第二步，按照计算公式得出压力容器的故障概率 F=I=R；第三步，利用前一个步骤得出的故障概率计算压力容器的可靠度；第四，计算生产材料的所能承受负载的强度；第五，利用之前计算的可靠度并通过公式得出压力容器的应力均值；最后，利用各项计算结果和测量数据确定压力容器的预算厚度。 4压力容器的机械强度可靠性设计的基本方法 4.1压力容器筒体厚度的计算 在 20 世纪中叶，科研工作者对路合金强度进行有效计算时，发现了实际条件下材料的腐蚀深度分布形式。随着科学技术的发展与进步，压力容器的研究领域也得到了一定的扩展，随之有关材料腐蚀的研究成果也越来越多。所以，可以进一步计算出压力容器筒体的腐蚀裕量，同时还可以系统性地计算出容器筒体的原始厚度。按照蒙特卡罗的研究方法可以得知，如果一个压力容器筒体厚度是22 mm，那么在它使用 10 年之后。压力容器的可靠性是 0． 9 的五次方。所以说在多次试验之后可知，压力容器筒体的厚度将会与其使用年限有一定的关系。在压力容器的使用过程中，其可靠性务必要高于 0． 9 的五次方才可以。 4.2 受压材料的科学利用 选用不同的受压材料将会直接影响压力容器的机械强度，因此对于受压材料的选择至关重要。在选择受压材料时，要按照设计压力、外界环境和介质腐蚀性的实际参数来确定。除此之外介质的选择也很重要，介质易燃、易爆就会影响受压材料，所以说在压力容器中所使用的材料务必要满足工作需求及国家制定的行业标准。基于此，科学的设计结构也将会影响压力容器的可靠性。 4.3重视极限情况的存在 压力容器在使用的过程中，其筒体的厚度会产生比较大的变化，与此同时，筒体在应力的作用下，也在随之发生变化，因此，在压力容器的机械强度可靠性设计过程中，需要充分考虑筒体所盛放的介质对于筒体腐蚀速率的作用，相关科研人员需要利用公式计算压力容器在使用过程中筒体的实际厚度，与此同时，压力容器的筒体在受到应力的情况下，可靠性受到破坏的情况有两种，一种是压力容器的筒体发生了屈服失效的情况，第二种情况是压力容器的筒体产生了断裂。因此，科研人员需要分析压力容器在极限情况下发生的失效，在最大程度提升压力容器的抗压值，提高其可靠性。 结束语 总之，在压力容器的机械强度可靠性设计中，尺寸是设计需要重点参考的数据，科研人员必须根据不同压力容器的实际情况对可靠性进行设计可以将压力容器的机械强度可靠性分为设计一生产一使用一保养等步骤。机械强度的可靠性设计是一项较为复杂的过程，压力容器机械强度可靠性设计的主要目的是确保压力容器的机械强度能够符合安全要求，外界环境、应力和经济水平都是对压力容器机械强度可靠性设计的考量，所以加强压力容器机械强度的可靠性设计应当引起人们足够的重视。 参考文献 [1]胡小芳,郑小海.对压力容器的机械强度可靠性设计的探讨[J].化工管理,2015,19:162-164. [2]黄胜.对压力容器的机械强度可靠性设计的探讨[J].山东工业技术,2015,24:44.