一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法
【專利摘要】一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，步驟如下：一：主機(jī)理分析；二：加速因子模型的確定；三：敏感載荷、薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理與加速因子模型一一對應(yīng)關(guān)系的確定；四：各薄弱環(huán)節(jié)單元確定性加速因子值的計算；五：考慮分散性的各薄弱環(huán)節(jié)單元加速因子區(qū)間的計算；六：考慮分散性的柱塞泵整體加速因子區(qū)間的計算；本發(fā)明打破以往主要計算一個產(chǎn)品的加速因子值的束縛，而主要計算的是產(chǎn)品的加速因子存在的一個加速因子區(qū)間，具有較強(qiáng)的工程適用性。它提供了柱塞泵類產(chǎn)品加速因子計算模型，為同類產(chǎn)品加速因子區(qū)間計算分析提供了方法支撐，該方法科學(xué)合理、可操作性強(qiáng)，可直接用于工程實(shí)踐。
【專利說明】
一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，屬于壽命分析與評價【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明是以柱塞泵為對象，屬直軸斜盤式恒壓變量柱塞泵，其功能是將發(fā)動機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能提供給液壓系統(tǒng)，是由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，為液壓系統(tǒng)用戶提供一定壓力、流量的液壓能。
[0003]柱塞泵屬長壽命產(chǎn)品，工程中常通過加速壽命試驗(yàn)的方法驗(yàn)證其壽命指標(biāo)，現(xiàn)有的加速因子計算方法求出的加速因子是一個確定值，而沒有考慮到產(chǎn)品和環(huán)境要素的分散性從而使加速因子可能存在一個置信度為(l-α ) %的加速因子區(qū)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1、發(fā)明目的
[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法。它是通過確定產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理，并由載荷譜或任務(wù)剖面確定敏感載荷，然后根據(jù)敏感載荷和主機(jī)理分析確定相應(yīng)的加速因子模型，以此建立敏感載荷、薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理與加速因子模型之間的關(guān)聯(lián)聯(lián)系，進(jìn)而通過加速因子模型計算各薄弱環(huán)節(jié)單元的加速因子值，另外可以通過將加速因子模型中隨機(jī)化參數(shù)進(jìn)行離散化處理，然后利用抽樣的方法，每當(dāng)對模型參數(shù)進(jìn)行抽樣一次并將抽取結(jié)果代入加速因子模型就能計算得到各薄弱環(huán)節(jié)單元的一個加速因子值，然后對各薄弱環(huán)節(jié)單元的加速因子值進(jìn)行取小就得到柱塞泵整體的一個加速因子值，這樣通過多次抽樣，就可以得到各薄弱環(huán)節(jié)單元以及柱塞泵整體的多個加速因子值，最后對這些抽樣計算得到的多個加速因子值進(jìn)行分布曲線擬合可以得到加速因子分布，根據(jù)加速因子分布可以計算得到各薄弱環(huán)節(jié)單元以及柱塞泵整體的加速因子區(qū)間計算結(jié)果，以評價柱塞泵加速因子水平，進(jìn)而達(dá)到加速試驗(yàn)驗(yàn)證柱塞泵壽命水平。
[0006]2、技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，該方法具體步驟如下:
[0008]步驟一:主機(jī)理分析。確定柱塞泵的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的耗損型失效機(jī)理。主機(jī)理分析根據(jù)給定的載荷譜或任務(wù)剖面，結(jié)合柱塞泵產(chǎn)品的組成、結(jié)構(gòu)、原理，進(jìn)行故障模式、機(jī)理和影響分析(FMMEA, Failure Mode, Mechanisms and Effects Analysis),在FMMEA的基礎(chǔ)上根據(jù)各機(jī)理對應(yīng)的故障模式的嚴(yán)酷度及發(fā)生頻度，綜合確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理。
[0009]步驟二:加速因子模型的確定。根據(jù)步驟一中分析得到的產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理，以及由載荷譜或任務(wù)剖面確定的敏感載荷共同確定得到相應(yīng)的加速因子模型。
[0010]步驟三:敏感載荷、薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理與加速因子模型一一對應(yīng)關(guān)系的確定。
[0011]步驟四:各薄弱環(huán)節(jié)單元確定性加速因子值的計算。根據(jù)加速因子模型利用MATLAB編程計算每一個薄弱環(huán)節(jié)單元對應(yīng)的主機(jī)理的理論加速因子值。
[0012]步驟五:考慮分散性的各薄弱環(huán)節(jié)單元加速因子區(qū)間的計算。在步驟四的基礎(chǔ)上，將各薄弱環(huán)節(jié)單元的主機(jī)理所對應(yīng)的加速因子模型中載荷參數(shù)以及其他類型參數(shù)進(jìn)行離散化處理，然后通過MATLAB編程隨機(jī)抽取η次，代入加速因子模型計算得到η個加速因子值，通過分布曲線擬合得到加速因子服從的分布，最后通過加速因子分布得到各薄弱環(huán)節(jié)單元的置信度為(1-α)%的加速因子區(qū)間。
[0013]步驟六:考慮分散性的柱塞泵整體加速因子區(qū)間的計算。在步驟五的基礎(chǔ)上，對每次MATLAB程序抽取的主機(jī)理對應(yīng)的各薄弱環(huán)節(jié)單元的加速因子值通過取小原則得到的加速因子最小值作為柱塞泵整體加速因子值，然后通過η次抽取以及η次取小，得到柱塞泵整體的η個加速因子值，通過分布曲線擬合得出加速因子分布，然后通過加速因子分布確定柱塞泵整體置信度為(1-α)%的加速因子區(qū)間。
[0014]其中，步驟一中所述的“主機(jī)理”是指對產(chǎn)品壽命起關(guān)鍵作用的耗損型失效機(jī)理。
[0015]其中，步驟一中所述的“綜合確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理”是以嚴(yán)酷度大和發(fā)生頻度高的故障模式對應(yīng)的機(jī)理作為產(chǎn)品的主機(jī)理，主機(jī)理對應(yīng)的最低約定層次單元為產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元。
[0016]其中，步驟二中所述的“確定得到相應(yīng)的加速因子模型”是來源于研究者(發(fā)明人)自己建立的壽命模型庫，也可通過查找相關(guān)書籍文獻(xiàn)，獲取敏感載荷、主機(jī)理和加速因子之間關(guān)系的加速因子模型。
[0017]其中，步驟三中所述的“一一對應(yīng)關(guān)系確定”是指將敏感載荷、薄弱環(huán)節(jié)單元、主機(jī)理以及加速因子模型進(jìn)行匹配，防止在后續(xù)計算中出現(xiàn)四者之間運(yùn)用紊亂的現(xiàn)象。
[0018]其中，步驟四中“確定性加速因子值的計算”是指根據(jù)柱塞泵常規(guī)試驗(yàn)每階段的載荷譜通過加速因子模型計算得出的值與根據(jù)柱塞泵加速試驗(yàn)每階段的載荷譜通過加速因子模型計算得出的值之比。
[0019]其中，步驟五中所述的“分散性”是指將實(shí)際加速因子模型參數(shù)值進(jìn)行離散化處理后得到的包含實(shí)際參數(shù)值的一個分布區(qū)間。
[0020]其中，步驟五中所述的“參數(shù)進(jìn)行離散化處理”是指對一個給定的參數(shù)值，賦予它一個離散系數(shù)形成包含此參數(shù)值的一個參數(shù)域。
[0021]其中，步驟六中所述的“取小原則”是指根據(jù)加速因子取小原則確定加速因子:利用加速因子模型計算每個薄弱環(huán)節(jié)單元的加速因子，以最小的加速因子作為產(chǎn)品的加速因子。
[0022]3、優(yōu)點(diǎn)及功效
[0023]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]I)本發(fā)明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，可以通過MATLAB編程和取小原則計算柱塞泵各薄弱環(huán)節(jié)單元的加速因子區(qū)間以及柱塞泵整體加速因子區(qū)間，打破以往主要計算一個產(chǎn)品的加速因子值的束縛，而主要計算的是產(chǎn)品的加速因子存在的一個加速因子區(qū)間，具有較強(qiáng)的工程適用性。
[0025]2)本發(fā)明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，提供了柱塞泵類產(chǎn)品加速因子計算模型，為同類產(chǎn)品加速因子區(qū)間計算分析提供了方法支撐，該方法科學(xué)合理、可操作性強(qiáng)，可直接用于工程實(shí)踐。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明所述計算方法流程圖。
[0027]圖2柱塞泵整體加速因子對數(shù)服從正態(tài)分布之分布圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0029]本發(fā)明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，見圖1所示，該方法具體步驟如下:
[0030]步驟一:主機(jī)理分析。確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的耗損型失效機(jī)理。主機(jī)理分析根據(jù)給定的載荷譜或任務(wù)剖面，結(jié)合柱塞泵產(chǎn)品的組成、結(jié)構(gòu)、原理，進(jìn)行故障模式、機(jī)理和影響分析(FMMEA, Failure Mode, Mechanisms and Effects Analysis),在 FMMEA 的基礎(chǔ)上根據(jù)各機(jī)理對應(yīng)的故障模式的嚴(yán)酷度及發(fā)生頻度，綜合確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理。某柱塞泵試驗(yàn)載荷譜如表1和表2所示，主機(jī)理分析結(jié)果如表3所示:[0031 ] 表1柱塞泵常規(guī)試驗(yàn)每階段載荷譜
[0032]

【權(quán)利要求】
1.一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，其特征在于:該方法具體步驟如下: 步驟一:主機(jī)理分析:確定柱塞泵的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的耗損型失效機(jī)理；主機(jī)理分析根據(jù)給定的載荷譜或任務(wù)剖面，結(jié)合柱塞泵產(chǎn)品的組成、結(jié)構(gòu)、原理，進(jìn)行故障模式、機(jī)理和影響分析，即進(jìn)行FMMEA，在FMMEA的基礎(chǔ)上根據(jù)各機(jī)理對應(yīng)的故障模式的嚴(yán)酷度及發(fā)生頻度，綜合確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理； 步驟二:加速因子模型的確定:根據(jù)步驟一中分析得到的產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理，以及由載荷譜或任務(wù)剖面確定的敏感載荷共同確定得到相應(yīng)的加速因子模型； 步驟三:敏感載荷、薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理與加速因子模型一一對應(yīng)關(guān)系的確定； 步驟四:各薄弱環(huán)節(jié)單元確定性加速因子值的計算:根據(jù)加速因子模型利用MATLAB編程計算每一個薄弱環(huán)節(jié)單元對應(yīng)的主機(jī)理的理論加速因子值； 步驟五:考慮分散性的各薄弱環(huán)節(jié)單元加速因子區(qū)間的計算:在步驟四的基礎(chǔ)上，將各薄弱環(huán)節(jié)單元的主機(jī)理所對應(yīng)的加速因子模型中載荷參數(shù)以及其他類型參數(shù)進(jìn)行離散化處理，然后通過MATLAB編程隨機(jī)抽取η次，代入加速因子模型計算得到η個加速因子值，通過分布曲線擬合得到加速因子服從的分布，最后通過加速因子分布得到各薄弱環(huán)節(jié)單元的置信度為(1-α)%的加速因子區(qū)間； 步驟六:考慮分散性的柱塞泵整體加速因子區(qū)間的計算:在步驟五的基礎(chǔ)上，對每次MATLAB程序抽取的主機(jī)理對應(yīng)的各薄弱環(huán)節(jié)單元的加速因子值通過取小原則得到的加速因子最小值作為柱塞泵整體加速因子值，然后通過η次抽取以及η次取小，得到柱塞泵整體的η個加速因子值，通過分布曲線擬合得出加速因子分布，然后通過加速因子分布確定柱塞泵整體置信度為(1-α)%的加速因子區(qū)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，其特征在于:在步驟一中所述的“主機(jī)理”是指對產(chǎn)品壽命起關(guān)鍵作用的耗損型失效機(jī)理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，其特征在于:在步驟一中所述的“綜合確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理”是以嚴(yán)酷度大和發(fā)生頻度高的故障模式對應(yīng)的機(jī)理作為產(chǎn)品的主機(jī)理，主機(jī)理對應(yīng)的最低約定層次單元為產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，其特征在于:在步驟二中所述的“確定得到相應(yīng)的加速因子模型”是來源于發(fā)明人自己建立的壽命模型庫，也能通過查找相關(guān)書籍文獻(xiàn)，獲取敏感載荷、主機(jī)理和加速因子之間關(guān)系的加速因子模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，其特征在于:在步驟三中所述的“一一對應(yīng)關(guān)系確定”是指將敏感載荷、薄弱環(huán)節(jié)單元、主機(jī)理以及加速因子模型進(jìn)行匹配，防止在后續(xù)計算中出現(xiàn)四者之間運(yùn)用紊亂的現(xiàn)象。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，其特征在于:在步驟四中“確定性加速因子值的計算”是指根據(jù)柱塞泵常規(guī)試驗(yàn)每階段的載荷譜通過加速因子模型計算得出的值與根據(jù)柱塞泵加速試驗(yàn)每階段的載荷譜通過加速因子模型計算得出的值之比。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，其特征在于:在步驟五中所述的“分散性”是指將實(shí)際加速因子模型參數(shù)值進(jìn)行離散化處理后得到的包含實(shí)際參數(shù)值的一個分布區(qū)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，其特征在于:在步驟五中所述的“參數(shù)進(jìn)行離散化處理”是指對一個給定的參數(shù)值，賦予它一個離散系數(shù)形成包含此參數(shù)值的一個參數(shù)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區(qū)間計算方法，其特征在于:在步驟六中所述的“取小原則”是指根據(jù)加速因子取小原則確定加速因子:利用加速因子模型計算每個薄弱環(huán)節(jié)單元的加速因子，以最小的加速因子作為產(chǎn)品的加速因子。
【文檔編號】G06F19/00GK104200091SQ201410429354
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】陳云霞, 陳志軍, 井海龍, 康銳 申請人:北京航空航天大學(xué)