机械动态与渐变可靠性理论与技术浅析

王姜萍

摘要：随着工业生产的发展以及科技的日新月异，对机械产品性能的要求也不断提高，而由于机械工作环境的复杂性，产品的可靠性与性能问题日益突出，严重制约了工业的发展。对于机械产品的设计而言，其主要是以规定的工作条件为依据，对产品运行的寿命、状态和能力进行预测估计，在此基础上发现与排除产品薄弱环节，提高机械产品的可靠性，保证产品的社会效益与经济效益。本文就对机械动态与渐变可靠性理论与技术进行分析和探讨。

关键词：机械；动态与渐变可靠性；理论；技术

对于机械产品的可靠性而言，其与社会效益、经济效益和人身安全具有十分紧密的关系，因此在工程设计过程中需要保证机械产品的可靠性与安全性。一般机械产品的可靠性技术涉及到产品的保养、维修、运输、使用、试验、装配、研制和设计等环节，需要对可靠性设计方法加以大力推广，从而促进产品成本的降低，提高产品的质量、作业效率和可靠性。

一、机械动态与渐变可靠性概述

对于机械动态与渐变可靠性的设计而言，其属于机械设计范畴，因此可靠性设计应以动力概率学为依据，深入研究运动和振动情况下的可靠性指标。一般机械可靠性主要是指机械在运动的情况下，能够在预期时间内执行相应功能的能力。大部分机械产品在安装、制造与设计等环节会存在一定的偏差，在很大程度上影响机械系统的参数，因此需要进行机械产品的可靠性分析。而以机械可靠性为基础的动态可靠性则是结合机械产品的设计目标和动态特性，详细分析产品运动情况下展现的物理特性和几何特性，从而目标修改与预测[1]。同时动态可靠性强调了动力行为对机械失效率与可靠性的影响、影响机械动力学特征的损伤因素以及机械动态行为等，如果没有充分考虑动态特性，机械系统在实际投入使用过程中，则会出现信息失真现象，降低可靠性。此外，对于渐变可靠性而言，需要将渐变失效的理念加以引入，主要是指产品受外界物化因素的影响，在性能和外形尺寸等方面发生变化，从而导致产品功能的失效。从形式层面来说，机械产品的渐变失效可分为变形失效、断裂和表面损伤等，而渐变可靠性则是以失效情况为依据来分析产品的可靠性。机械动态与渐变可靠性的研究需要以机械产品为基础，结合冲击与振动环境来分析机械产品的可靠性能，研究影响产品可靠性及渐变性能的因素，并在此基础上整合随机过程和可靠性水、统计概率及动力学，从而改进机械设计，实现机械的数字化，提高经济效益与社会效益。

二、机械动态与渐变可靠性的发展趋势

对于机械动态与渐变可靠性的发展而言，其主要可从以下三个方面进行分析：一是基于概率信息缺失的可靠性设计。在机械产品的可靠性设计过程中，需要对机械零部件及其系统的随机参数的概率分布信息加以准确了解与掌握，但是在实际过程中，由于数据和资料的缺乏，往往难以对随机参数的概率分布加以确定。随着科学技术的发展与进步，机械产品在可靠性设计方法方面得到了较大的突破，但是这些方法都是要求设计参数服从于正态分布，而由于统计数据缺乏和工程实际复杂性等因素的限制，相关设计参数多是服从于不同形式的概率分布，甚至不服从正态分布[2]。由此可知，如果单纯采用正态分布的方法来进行机械产品的可靠性设计，往往会存在一定的误差，难以达到理想的设计效果。基于机械产品可靠性设计的难题，要想在数据资料和概率信息缺失的情况下解决该问题，需要科学应用机械动态与渐变可靠性理论及技术。

二是动态与渐变机械耦合失效的可靠性设计。目前机械动态与渐变可靠性理论及技术的研究方面，多是分析动态与渐变耦合机械产品的可靠性设计，但是没有涉及因振动导致的随机耦合、动态渐变、相互耦合、渐变失效以及静态失效等可靠性问题。当前需要重点解决的问题就是如何解决各失效类型间的耦合问题以及机械可靠性制造、预测和设计问题。这些问题的解决会对机械产品的可靠性发展产生直接影响，关系到机械产品的社会价值与科学价值。

三是渐变机械体系与非线性随机动态的可靠性设计。在机械产品的可靠性设计过程中，需要对非线性多自由度随机体系的渐变失效和动态行为进行综合考虑。就机械产品而言，其部分参数的劣化会对其动态行为产生一定影响，严重时会导致其失效，当然产品的动态行为也会对参数的劣化过程产生影响，因此对可靠性模型加以构建时需要将两种耦合因素进行科学考虑。一般来说，参数的劣化过程往往具有一定的随机性，从而使得机械产品动力学方程的参数也具有随机性，由此可知构建的动态力学与渐变耦合模型具有多自由和非线性特点，其荷载与参数也带有随机性质[3]。目前，渐变耦合与动态的多自由度非线性随机系统的可靠性设计与动力学分析方面的文献较少，在很大程度上影响了机械产品的长远发展。

结束语

总而言之，机械动态和渐变可靠性理论进一步深化和升华了典型可靠性理论，其理论与技术的应用能够推动机械产品的研制及开发，保证产品运行的安全性和可靠性。机械动态与渐变可靠性的深入研究，是对渐变可靠性理论及技术的充分体现，能够为机械设施提供重要的技术支持。

参考文献：

[1]张云.机械动态与渐变可靠性理论与技术评述[J].山东工业技术，2014，22：301.

[2]何正嘉，曹宏瑞，訾艳阳，李兵.机械设备运行可靠性评估的发展与思考[J].机械工程学报，2014，02：171-186.

[3]赖一楠，王国彪.机械工程学科可靠性领域自然科学基金资助情况分析[J].中国科学基金，2016，01：44-49.