机械动态与渐变可靠性理论与技术评述

陆坤

摘 要：当前，随着科学技术的不断发展及工业生产力的逐渐提升，使得机械产品性能得到了有效优化，加快了机械技术革新的步伐。但在这种环境之下，机械生产环境、工作环境也变得越来越复杂。因此，就需要对机械动态与渐变可靠性提高重视度，通过相关理论的研究，为机械设计、生产制造提高可靠的理论依据。

关键词：机械动态；渐变可靠性；技术；评述

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.203

1 前言

在我国工业化进程的不断加速下，机械产品性能被提出了更高、更新的要求。机械运行融合了多门学科知识，通过对机械故障信息的有效分析，来提高产品性能，使其更加可靠。机械产品的可靠性，为机械设计的重要内容，而要确保机械产品的运行状态的可靠性，还需要对其运行各环节进行预测，包括使用周期、机械故障灯，进而降低产品成本，提高機械生产效率。

2 机械动态及渐变可靠性分析

2.1 概述分析

众所周知，机械动态设计通常是依据机械产品的动态特征、设计方案等，来对机械产品运行状态下呈现出的物理及几何特征，通过预测、优化设计等，来对产品进行全面分析与设计。机械动态可靠性理念，主要是基于机械动态设计领域中所提出来的，其可靠性通常要在概率动力学基础前提之下，通过对产品振动状态、运动状态的深入研究，来分析其具体的可靠性指标，进而与机械产品的相关动态指标进行对比，以便更好的予以机械产品的动态可靠性设计。而在机械动态可靠性的设计中，通常会由于机械产品的冲击、振动影响，对其工作精准度、运行可靠性造成影响，并在一定程度上缩短了产品的使用年限[1]。所以，在对机械动态进行可靠性设计时，还需要对其具体理论、具体方法进行全面、可观的评估，揭示机械产品在运行过程中有可能出现的各种状况。

动态可靠性一般包含了机械动态系统方面的可靠性，指的是产品在运行过程中呈现出的可靠性。在这当中，动态强调的是机械产品具体的动态属性，包括了机械产品具体的振动频率、能量传递、输出响应等等。需要注意的是，机械产品通常会在几何尺寸、强度、物理变量等条件下，呈现出不同程度的随机性，进而使得机械产品在整个运行过程中都处于动态过程。而机械产品在相关工作条件之下所形成的具体参数，均会结合具体条件、具体时间而发生相应的变化。一般，机械产品在运行中所发生的随机变量，也会直接影响到产品的动态可靠性。因此，也需要对这方面的内容进行科学性的处理。

2.2 动态可靠性分析

动态可靠性的研究，主要经历了两个阶段。第一阶段主要是以穿越理论作为基础所开展的研究，起源于二十世纪四十年代，是关于超越概率公式和概率计算方法的研究，在这一研究过程中，是以超越问题作为研究的基础，通过对高斯激励下非线性体及平稳反应的探究，来对超越概率的内容以及平稳、非平稳问题的理论分析，进而推算出关于机械动态可靠性的公式。而第二个阶段则是以正交展开、模拟形式、随机摄动等为基础，开展的动力学研究[2]。其中的摄动主要是用于计算相关统计矩，在分析结构振动问题过程中，通过对摄动有限元法的分析、应用，所得出的动力荷载状态下的动态可靠性计算公式。正交展开则是在二十世纪八十年代出现的，可以分析结构动态响应的一种方式，主要用于流体力学相关问题的求解。而把有限元结合到可靠指标的计算中，并推算出相关相关可靠性的方式，也属于模拟形式，为机械动态可靠性的计算、分析提供了必要基础。

2.3 渐变可靠性分析

机械动态及渐变可靠性，主要是在原有可靠性理论、技术等基础上不断发展而成的。相对来讲，机械产品渐变可靠性，是对机械可靠性理论、性能劣化机理以及机械动力学等有机结合所形成的系统、科学性理论方法，是一种适合机械产品生产与发展的理论及方法。通过在原有机械产品动态与可靠性分析基础上，探索出机械动态及渐变可靠性的巨大发展潜力，以便更好的推动我国工业技术的发展，为大型机械设备的设计提供可靠的理论与技术保障。机械动态及渐变可靠性理论，抛除了以往的固定设计理念，在整个机械设计中，更加的深入，精确度更高，能够满足机械产品的质量要求、性能要求、可靠性要求。该种工作理论，是对机械产品可靠性设计、劣化机理理论的结合，能够有效预防机械产品实际运行中所出现的磨损、腐蚀及裂纹等现象，进而大大提升了机械产品可靠性指标，确保其生产达到相关要求。当然，在渐变性设计中，若是机械产品性能参数在时间变化下，发生了相应的变化，就要对产品寿命周期进行详细分析及评估，以提升机械产品运行可靠性。

2.4 机械动态及渐变可靠性发展研究

在机械动态的可靠性设计中，要注意兼顾机械产品的相关参数及具体性能，以保证机械产品动态运行的可靠性。当前，机械设计在产品可靠性研究上，已经取得了一定的成就，但还需要对产品详细参数、数据等予以系统分析，进而有效解决机械产品在设计中所呈现出的信息概率缺失现象。另外，在机械可靠性的研究上，未来还要从非线性随机动态条件下，机械的可靠性设计问题、解决渐变失效问题等方面着手。而在动态及渐变耦合状态下的失效问题，包括振动导致的失效及静态失效等，要把各种类型的失效耦合表征出来，以便设计与制造，并未故障预测等提供可靠依据。另外，在概率信息上，当前的信息采集通常集中于设计过程中，通过使参数满足相关正态分布的要求，来进行概率信息分析。这种方式很容易由于其不服从正态分布参数，而导致设计误差。所以，还需要有效解决概率信息缺失问题。

3 结束语

在机械产品设计中，为确保产品性能，就需要对其可靠性进行分析，通过预测产品在相关工作条件下的运行状态、寿命周期、有可能出现的机械故障等，有效排除产品生产薄弱环节，进而降低生产成本，以保证产品运行可靠性，让机械产品的生产效率得到有效提升。

参考文献：

[1]朱理奎，周小平，方锳泽.Ni-Cr-Al涂层搅拌摩擦加工的作用机制[J].表面技术，2015，44（06）：59-64，87.

[2]程强，张振东.电控汽油喷射器电磁特性仿真与磁路参数优化[J].汽车工程，2015，37（06）：642-647.