磨損與衝擊耦合的隨機振動系統的可靠性與靈敏度研究

《磨損與衝擊耦合的隨機振動系統的可靠性與靈敏度研究》是依託東北大學，由朱麗莎擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：磨損與衝擊耦合的隨機振動系統的可靠性與靈敏度研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱麗莎
• 依託單位：東北大學

中文摘要

針對磨損和衝擊耦合作用導致可靠性的動態演變行為，以齒輪傳動系統為研究對象，在重載和衝擊等惡劣工況下，通過理論分析、系統仿真和試驗相結合的方法，研究磨損與衝擊耦合作用對系統動力學行為漸變過程的影響規律，探索初始設計參數與磨損以及系統動力學特徵的本質關係，提取結構部件的故障特徵，揭示誘發磨損和衝擊失效的內部機理；針對隨機參數的時變特性與累計漸變性，探索隨機變數的隨機分布規律，建立參數化的隨機分布動力學模型，提取動態回響的隨機特徵；基於隨機攝動技術、可靠性相關理論，研究非線性複雜機械系統的動態可靠性靈敏度的高效計算方法，形成系統及關鍵零部件動態漸變的可靠性定量分析理論，探索整個壽命周期內可靠性變化趨勢，提出評價基本設計參數對隨機動態系統的可靠性影響指標以及可靠性靈敏度設計方法，建立系統及關鍵零部件可靠性增強設計準則，為保障機械產品安全可靠運行提供科學理論支撐。

結題摘要

項目針對採煤裝備中截割傳動系統的重載、衝擊、磨損等惡劣工況，考慮了採煤機截齒的截割過程是連續的，是小塊碎屑崩落與大塊煤屑從煤體上崩落不間斷的交替過程。各煤塊單元連續隨機的崩落，引起截齒載荷的隨機波動，將該過程視為平穩隨機過程，得到了截割力隨機載荷譜。研究了重載載荷和衝擊載荷對動力學參數的影響程度，提取變化較大的參數作為理論研究中的設計參數；針對重載條件下衝擊與摩擦磨損問題，套用赫茲接觸理論與摩擦磨損理論，建立了多自由度齒輪摩擦磨損模型，討論了齒輪傳動系統結構參數和材料特性參數與衝擊及摩擦磨損的關係。考慮結構、載荷、材料相關的初始設計參數是隨機分布並且機率密度分布未知的情況下，基於Kriging方法和ANN方法，建立了具有隨機參數的齒輪磨損代理模型。基於漸變失效模式和表征功能函式，套用以矩法為代表的解析法、以蒙特卡洛為代表的數值模擬法，建立了具有漸變參數的可靠性模型，對隨機過程系統進行了可靠性計算，描述了整個壽命階段系統的可靠性變化規律。結果表明，採煤機截割傳動系統的主要失效模式為衝擊疲勞和磨損，基於Kriging方法、Edgeworths級數、四階矩法可以快速準確的得到可靠性的變化趨勢，並預測系統壽命。該項目進一步豐富了機械振動系統可靠性模型的有關理論與方法，提出了一套切實可行的、對實際生產有指導意義的設計準則。