ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
конструктивные параметры, которые в свою очередь определяют распределение напряжения и прочности. Если оба эти распределения
определены, то можно легко вычислить вероятность безотказной работы элемента.
В последнее время инженеры и конструкторы все в большей степени привлекают расчетные методы различных дисциплин при
разработке технических изделий. В частности, вероятностные прочностные расчеты, получившие развитие при проектировании авиа-
ционной и космической техники, в настоящее время распространяются и на другие изделия.
Первым этапом при проектировании элемента является определение окружающих условий, так как они являются важнейшим
фактором при расчетах напряжения и прочности. При расчете прочности необходимо учитывать свойства используемого материала и
распределение вероятностей для таких факторов, влияющих на прочность, как например, чистота и способ обработки поверхности.
При расчете напряжений необходимо учитывать статистические данные о нагрузках и распределениях факторов, влияющих на напря-
жение, например таких, как концентрация напряжений и температура. Путем таких расчетов можно найти распределения напряжения
и прочности и их параметры. Затем эти распределения используются для вычисления такого показателя надежности элемента (в отно-
шении определенного вида отказов), как вероятность того, что прочность элемента превышает нагрузку, действующую на элемент. Для
эффективного применения этой методики инженер должен располагать достаточной информацией о распределении прочности, иметь
данные о ее ухудшении и расчетные данные о распределении нагрузок.
Процесс анализа надежности состоит из следующих этапов:
1 Проведение предварительного проектирования.
2 Оценивание внешних факторов.
3 Анализ предварительного варианта системы, включая действующие на элементы нагрузки с учетом плотностей их распреде-
ления.
4 Выбор материалов на основании их механических и физических свойств, а также экономической целесообразности примене-
ния.
5 Характеристика прочности материала и разрушающих нагрузок, включая их распределения.
6 Количественная оценка прочности элементов и разрушающих нагрузок, которые зависят от характеристик материала, геомет-
рической конфигурации элементов, ожидаемых рабочих нагрузок.
7 Описание совместного воздействия прочности и разрушающих нагрузок.
Если рассматривать полную программу обеспечения надежности при проектировании, то она должна включать следующие эта-
пы:
1 Постановка задачи.
2 Определение конструктивных параметров.
3 Анализ характера, последствий и важности отказов.
4 Проверка правильности выбора наиболее важного конструктивного параметра.
5 Формулировка соотношения между критическими параметрами и критериями, определяющими появление отказа.
6 Расчет напряжения, определяющего появление отказа.
7 Выбор распределения напряжения, определяющего появление отказа.
8 Расчет прочности, определяющей появление отказа.
9 Выбор распределения прочности, определяющей появление отказа.
10 Расчет показателей надежности, связанных с этими распределениями, определяющими появление отказа, для каждого кри-
тического вида отказа.
11 Повторный цикл проектирования для обеспечения заданной надежности.
12 Оптимизация конструкции с точки зрения рабочих характеристик, стоимости, веса и т.д.
13 Повторный цикл оптимизации для каждого ответственного элемента системы.
14 Расчет показателей надежности системы.
15 Повторение всех этапов с целью оптимизаций надежности системы.
16 Рассмотрим пример проектирования нового элемента с учетом надежности, когда известно, что элемент испытывает растяги-
вающее напряжение, имеются его прочностные характеристики и закон их распределения (нормальный). Целью расчета является оп-
ределение максимального среднего квадратического отклонения прочности, гарантирующего требуемую вероятность безотказной ра-
боты. Методика расчета может быть представлена в следующем виде.
1 Среднее эффективное напряжение, МПа
ct
σ−σ=σ
,
где
t
σ
,
c
σ
– растягивающее и остаточное сжимающее напряжения, МПа.
2 Среднее квадратическое отклонение среднего эффективного напряжения
ct
SSS
−
=
σ
,
где
t
S ,
c
S – среднее квадратическое отклонение растягивающего и остаточного сжимающего напряжений, соответственно, МПа.
3 С помощью таблицы для нормального распределения (табл. 8) определяется значение квантили нормального распределения
u
p
,
соответствующее требуемой вероятности безотказной работы
Р.
4 Используя уравнение связи
22
σ
+
σ−σ
−=
SS
u
S
S
p
и зная
S
σ – среднее значение эффективной прочности, МПа, определяется максимальное значение среднего квадратического отклоне-
ния прочности
()
2
2
2
σ
−
σ−σ
= S
u
S
p
S
S
.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- …
- следующая ›
- последняя »
