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1、技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案零件的可靠性设计 1.应力分布类型和分布参数的确定 2.强度分布类型和分布参数的确定技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案7-1应力分布类型和分布参数的确定 要计算零件的可靠度，首先必须建立零件工作应 力和强度的数学模型，列出极限状态方程，同时 明确应力和强度的分布和分布参数。 零件断面上的工作应力通常主要有载荷、作用位 置和时间、断面尺寸或特征、材料物理性质、工 作条件等因素，可用一元函数来表示：s
2、=f(F,A,p,t,e) (7-1)技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案一、实验测定分析法将零件或试件进行进行加载实验，测得一批应 力数据，然后，用概率论和数理统计知识对数据 进行处理，确定应力分布类型和分布参数。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案二、蒙特卡罗随即模拟法 蒙特卡罗法是通过对应力函数中的随即变量 ，在计算机上进行随即模拟或统计实验，求得应 力分布和分布参数的近似解。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案三、解析综合法 主要过程： 1.名义应力的确定 名义
3、应力是依据材料力学、弹塑性理论、断裂 力学、有限元法、摩擦学及失效理论等知识来确 定，建立数学模型，计算受载状态下零件承受的 应力。例如直齿圆柱齿轮名义接触应力为： （7-2）技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案三、解析综合法 Ft为节圆上的圆周力； b为工作齿宽； d1为主动齿轮节圆直径； U为齿数比，+用于外啮合，-用于内啮合； ZE为综合材料系数，取决于两齿材料的弹性模量 和泊松比 ZH为节点区域系数。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案 2.计算应力的确定 名义应力是在机器稳定和理想工作条件下求出的 ，
4、需加以修正，应力修正系数一般有：载荷系数 、应力集中系数、温度影响系数、介质系数等。 （7-3） 其中K为载荷系数，包括工况系数KA，动载系数KV 和载荷分布不均系数 。三、解析综合法技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案三、解析综合法 3.应力分布类型和分布参数的确定 由（7-3）知，确定计算应力的分布和分布参数， 需指定载荷、载荷系数、几何尺寸等随即变量的 分布和分布参数。 1）载荷分布和分布参数 统计数据表明，多少静载荷服从正态分布，即 使不是或不完全是，也可用正态分布作估计，这 样偏于安全。 对于作用时间短，数值很高的瞬时载荷，技术创新概念特点及
5、案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案三、解析综合法 实践表明，这种载荷服从极值分布。 对于不稳定载荷，为了获得载荷的分布，需 要在各种工况下的载荷参数进行大量测量记录， 利用计算机和专用的数据处理仪进行数据分析， 得出一些代表性的载荷谱。 对于静强度计算，载荷的均值按零件危险断 面上的最大载荷取值，对疲劳强度按等效载荷取 值。载荷的标准差一般通过实验来确定或按载荷 情况根据经验估计，般取均值2%-9%。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案 2）几何尺寸的分布和分布参数 统计表明，各种几何尺寸均较好的服从正态 分布。 可以假定尺寸
6、的偏差三、解析综合法技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案 例如测得一圆柱体直径d=500.08mm，则均值 ，标准差 。从统计学的 观点看，认为在一千个这样的圆柱体中，尺寸落 在500.08mm的范围内有997个，落在范围外的不 超过3个。 上试还可用于载荷、应力等标准差，称为 “3法则”，对于工程分析，足够精确。三、解析综合法技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案 所以，零件断面上的工作应力是一个多元函数 s=f(s1,s2,.sn)。 如果应力随机变量的变异系数 0.10，每 一个随机变量相互独立，且都不起主
7、要控制作用 ，由中心极限定理知，综合的应力函数基本服从 正太分布，即f(s)N(s,s)。 对于静载荷，应力主要取决于载荷和尺寸，所以 应力也服从正态分布。三、解析综合法技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案7-2强度分布类型和分布参数的确定 强度是抵抗失效的极限工作能力，于材料性质、 热处理方式、应力种类以及许多影响因素（应力 集中、表面质量、尺寸大小等）有关。 强度可用一元函数来描述： r=f(r1,r2,.rn) 齿轮的许用接触应力为： Hlim为接触疲劳极限应力，ZN为接触强度寿命系 数，ZW为工作硬化系数，SHmin为接触强度最小安 全系数，一
8、般取1。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案7-2强度分布类型和分布参数的确定 一、确定强度分布和分布参数的程序 主要是实验测定法、蒙特卡罗随即模拟法和解析 综合法。 1.确定与应力相同的失效判据，建立函数关系 式； 2.确定名义强度的分布和分布参数； 3.确定修正系数的分布和分布参数； 4.综合成强度分布和分布参数。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案 二、国内外发表的材料强度分布数据 大量资料表明，材料的静强度，如屈服极限、强 度极限都较好服从正态分布。7-2强度分布类型和分布参数的确定技术创新概念特点及案
9、例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案7-2强度分布类型和分布参数的确定技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案7-2强度分布类型和分布参数的确定技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案7-2强度分布类型和分布参数的确定 三、取用现有手册中强度数据 手册中查出的强度值一般是平均值，金属的变异 系数一般小于0.10，最大不超过0.15，通常取 0.
10、10，即r=0.10r。 如查得某金属屈服极限s=324MPa，则取 s=324MPa，s=0.10*324=32.4MPa。 如果许用应力为=120-160MPa，按3原则， 取期望和标准差为=1/2(120+160)=140MPa, =(160-120)/6=6.67MPa。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案 四、近似估算强度的分布参数 1.静强度的分布参数 在缺乏实验数据时，可近似估计 r=k10 r=k1S0 0为材料拉伸机械特性的均值，即强度极限 B的均值和屈服极限s的均值，可从手册中 查得；S0为材料拉伸机械特性的标准差，也可 用上述原则
11、取；k1为修正系数，k1=1/2。 1为转换系数，2为考虑制造中的不均匀性 及内部缺陷的影响系数。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案7-2强度分布类型和分布参数的确定 2.疲劳强度的分布参数 如查不到合适的数据时，可估算r疲劳极限的分布参数 。 r=k1k2-1 r=k1k2S-1 -1为对称循环下材料的疲劳极限； S-1为-1标准差 k1为考虑不同应力循环特性的疲劳极限的修正系数； k2为影响疲劳强度的其他系数，如表面加工系数、尺寸系 数等。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案 K为有效应力集中系数，可查设
12、计手册。 为材料应力循环不对称的敏感系数，对碳钢， 低合金钢=0.2，对合金钢=0.3。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案 五、强度修正系数 手册和实验数据通常都是名义强度，还需用适当 的修正系数进行修正，一般可假定他们都服从正 态分布。 1.应力集中系数 有效应力集中系数K的均值和标准差可按下式计 算 7-2强度分布类型和分布参数的确定技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案 其中为 应力集中敏感系数的均值； 为应力集中敏感系数的标准差； 为理论应力集中系数，设为常数；技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快
13、转变发展方式课件家居门店业绩提升方案 2.尺寸系数 尺寸系数一般都是统计数据，下表给出了结构 钢的尺寸系数。7-2强度分布类型和分布参数的确定技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案 3.表面质量系数 对于强度极限B1470MPa的钢，其表面质量 系数的均值 及标准差如下表所示。 值一般以磨光试件为基准，其中=1。7-2强度分布类型和分布参数的确定技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案7-2强度分布类型和分布参数的确定 从上述方法可以看出，可靠性设计仍需引用传统 的强度计算中考虑的有关因素，需要大量的传统 强度计算所
14、累积的资料。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案7-3呈分布状态的疲劳曲 线进行可靠性设计时需要知道材料的疲劳分布 强度和分布参数及影响因素。零件的疲劳曲线（S-N曲线）受材料性质 、热加工工艺、热处理的离散性影响而成 分布状态，并非单值.技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案（a）不同应力水平失效循环数N分布曲线 （b） 不同循环数下疲劳极限S的分布曲 线技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案假设试件的存活率Pa，即可靠度为试件的循环数N 大于某一失效循环数N1，是f1（
15、N）曲线的阴影面积不可靠度F（t），即失效概率Pf为技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案7-3呈分布状态的疲劳曲线将不同应力水平下具有相同失效概率Pf 值得失效循环数各点连接起来，得到呈分 布状态的疲劳曲线，即P-S-N曲线。在疲劳强度的可靠性设计中，根据 零件的重要性，易更换性，易检查性，分 别做出存活率为95%、99%、99.9%的疲劳曲 线作为设计依据。技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案技术创新概念特点及案例继电保护基础知识加快转变发展方式课件家居门店业绩提升方案P-S-N曲线制作步骤 1.根据已知强度极限 的均值 和标准差 ，用经验公 式估计疲劳极限 的分布参数。 均值 ： =0.498标准差：当 的分布数据未知时，按下式求得=3.41HB
