可靠性系数

可靠性系数（精选3篇）

可靠性系数 篇1

摘要：自从爱迪生发明了电灯, 我们的生活就越来越依赖电器, 特别是已经基本实现现代化的时代。可以说, 没有电, 我们就无法在这个世界生活。因此, 电力对于我们来说是很重要, 我们要保障好电力系统的稳定, 建立一个安全可靠的电力通信网, 这样才能更好地管理电力系统, 确保人们的用电安全。所以, 以下是关于如何保障电力通信网的可靠性系数的研究。

关键词：电力通信网,可靠性系数

建立一个可靠的电力通信网可以帮助电力系统更好地运行, 当电力系统出现故障的时候, 可以提供相应的信息, 帮助解决问题。所以保障好电力通信网的可靠性系数对电力系统有着重大的作用, 对于现代人的生活的影响也是很大的。

1 影响电力通信网可靠性系数的因素

1) 电力通信网周围的环境。电力通信网周围的环境对于保障电力通信网的可靠性系数有很大的影响。首先, 影响电力通信网的可靠性系数的环境因素可以分为两部分, 即自然环境和人为环境。自然环境就是电力通信网周围的自然环境, 例如空气湿度、温度等等。这些因素都会影响到电力通信网的可靠性系数的高低, 但是这些因素基本都可以控制和预测的。例如, 对于环境, 我们是可以选择的, 我们可以选择适合电力通信网环境要求的地方来建立电力通信网络的设施。人为因素包括工作人员的失误和人为的蓄意破坏, 人为的蓄意破坏对电力通信网可靠性系数的影响是最大和最难控制的。

2) 电力通信网的通信设备。俗话说“巧妇难为无米之炊”, 没有良好的通信设备, 即使有通信技术再高, 通信人员的技术水平再高, 都无法建立高水平的电力通信网络, 无法保障电力通信网的可靠性系数。因此, 电力通信网的通信设备是影响电力通信网的可靠性的最基本和最重要的因素, 没有良好的通信设备, 其他的因素也就无从说起。而且配置高的通信设备不仅仅可以保障电力通信网的可靠性系数, 还能提高电力通信网的网络运行速度和效率。

3) 电力通信网的通信技术。首先, 如果电力通信网有配置较高的电力通信设备, 但是没有相对应的通信技术, 还是没有办法发挥出先进的通信设备的作用, 也就无法很好地保障电力通信网的可靠性系数。其次, 如果没有为电力通信网配备比较先进的通信设备, 那么提高通信技术对于保障电力通信网的可靠性系数也有很大帮助的。先进的通信技术可以最大程度地发挥通信设备的功能, 这样即使通信设备不够先进, 电力通信网的可靠性系数也不会受到太大的影响。

4) 电力通信网的工作人员的专业水平。如果有先进的通信设备和通信技术, 但是工作人员不会操作, 那么这些先进的通信设备和技术也就发挥不了作用了。所以说, 技术人员的技术水平对电力通信网的可靠性系数的影响还是挺大。电力通信网的工作人员的专业水平限制着电力通信网的发展, 要确保电力通信网的可靠性系数, 实现电力通信网的快速发展, 就必须要加强电力通信网的工作人员的专业水平。

5) 电力通信网的网络维护水平。很多时候, 电力通信网在运营过程中发生的问题都是我们没有预料到的, 而且很多时候因为没有及时查明发生问题的原因, 就无法及时进行抢修, 这样会给电力通信网的单位带来很大的损失。如果电力通信网在运营的过程经常发生问题, 那就无法保证电力通信网的可靠性系数, 电力系统就无法安全稳定地运行。因此, 电力通信网的网络维护水平是评定电力通信网是否可靠的参考因素。

2 保障电力通信网可靠性系数的方法

1) 控制好电力通信网周围的环境, 预防突发事件的发生。虽然说很难控制自然灾害的发生, 但是随着科技的发展, 我们可以预测到一些自然灾害的发生, 例如暴雨、台风。我们可以在这些自然灾害发生之前就做好预防工作, 做好防护工作, 这样电力通信网就不会受到在这些自然灾害的影响了。至于人为的影响影响因素, 可以通过加强对电力通信网的安全保护来解决。对于是工作人员的失误造成的影响, 可以加强对工作人员的要求, 减少工作失误的情况。对于人为的蓄意破坏, 则需要加强对电力通信网络的安全保护, 加强人员在电力通信网周围巡逻, 避免出现人为的蓄意破坏电力通信网络。

2) 注重管理和维护电力通信网的通信设备, 引进先进的设备。加强对电力通信网络的通信设备的管理和维护, 可以保持通信设备的性能和延长通信设备的工作年限。电力通信网络的通信设备的性能的维持才能保障电力通信网络的可靠性心术, 才能确保电力系统的安全稳定地运行。随着电力通信网络的扩大, 电力通信网络对通信设备的要求也越来越高, 因此, 电力通信网络的通信设备要及时更新, 确保能够跟上电力通信网络的发展速度, 这样才能保障电力通信网络的可靠性系数。

3) 提高电力通信网的通信技术。现阶段, 电力通信网络处于发展阶段, 电力通信网络在壮大和发展, 这样电力通信网络对于通信技术的要求也会相对提高。提高通信技术的途径有两个, 一个是自己国家针对国家的电力通信网络的实际情况, 进行研发符合自己国家的电力通信网络的发展情况的通信技术;另一个就是向其他的国家引进通信技术。不管是自己国家研发还是向国外引进, 通信技术都要符合我们国家的电力通信网络的实际情况, 这样才能保障好电力通信网络的可靠性系数。

4) 加强对电力通信网的工作人员的培训, 加强他们的技能水平。电力通信网络的工作人员的专业素质的高低对电力通信网络的可靠性系数的影响还是很大的。因此, 保障电力通信网络的可靠性系数就必须要加强通信技术人员的技术水平。通过加强对通信工作人员的培训, 是一个很有效的提高通信工作人员的专业素质的方法。

5) 加强对电力通信网的网络维护, 进行定期维护。电力通信网络的网络维护是非常重要的, 网络维护可以降低电力通信网络在运营的过程中发生故障的可能性。进行定期的网络维护, 可以及时更新电力通信网络的信息, 不仅可以减少故障的发生, 还可以在网络出现故障的时候就能很好有效地进行维修。因此, 在进行定期维护的时候要附上记录本, 这样电力通信网络的信息才能更好地保存, 也方便以后的故障维修和责任承担。

保障好电力通信网络的可靠性系数才能确保电力系统的安全和稳定, 才能满足人们的用电需求, 保障人们的用电安全。所以, 保障好电力通信网络的可靠性系数是非常重要的。

参考文献

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[3]朱金, 黄坚, 侯泽阳.电力通信网络及其通信业务浅析[J].才智.2010 (08)

[4]赵振东, 娄云永, 张亚东, 王艳军.电力通信网可靠性评价模型的构建[J].电力技术.2010 (09)

[5]张如誌.电力通信网可靠性评价规程的研究及系统实现[D].云南大学2013

可靠性系数 篇2

汽车电连接器作为汽车电器系统的连接部分, 其可靠性对整个电器系统能否正常工作影响很大。由于路面激励和发动机振动这两大激励源的存在, 使得汽车电器长期工作在剧烈的振动和冲击之下, 这些因素对汽车电器的可靠性有很大影响。资料统计表明:在汽车运行过程中, 电器与电子系统故障占整车故障的比例极高, 且呈逐年增加的趋势[1]。在试验室内对车辆及其零部件进行道路模拟振动试验, 有效率高、费用小等优点, 被认为是加速产品开发、提高产品质量的有效手段[2]。

汽车电连接器振动可靠性室内试验的方法是, 将被试系统 (汽车线束及电器系统) 移植到试验台上, 在试验辅助系统如电源、信号模拟器等设备的支持下, 使被试系统可按实际工作状态工作。试验台的激励信号采用的是实车路谱信号, 利用时域复现技术实现道路振动的模拟, 相对于国标中规定的汽车电器正弦或随机振动试验方法, 采用实车路谱能够很好地再现汽车电连接器的实际工况。电连接器在试验中同时承受电应力和振动应力的作用, 使试验工况与实际更为接近。

对于实车路谱信号的规范, 汽车电连接器振动可靠性的国家标准或行业标准中没有规定。因此, 不能用一般的正弦或随机振动试验评价方法对试验结果进行评价, 而且试验的强化时间无法确定。由于汽车电器系统是汽车的一部分, 因此可以使用汽车整车质量评价标准中的故障里程对试验结果进行评价。

1 电连接器振动可靠性模型

在振动应力作用下, 电连接器插针、插孔之间会产生一定的相对运动, 由于电连接器结构条件的限制, 电连接器插孔和插针间的相对运动幅度很小, 伴随着产生的摩擦腐蚀属于微动磨损。持续的微动磨损会使电连接器的材料发生疲劳破坏。破坏的主要形式是由微动磨损引发的腐蚀物从材料表面脱落, 当产生的腐蚀物碎片填满接触处的低凹部分, 并使两接触表面分开约20nm时, 电连接器材料发生破坏引起的接触电阻急剧增大, 从而使电连接器失效[3]。

依据柯思林[4]的研究, 受微动磨损作用的材料在一定的环境条件下, 其疲劳寿命的S-N曲线近似呈线性。某材料微动磨损的S-N曲线如图1所示。

可以认为在环境条件一定的条件下, 汽车电连接器在微动磨损作用下的失效模型为线性累积损伤失效。因此, 可以利用Miner线性累积损伤原理对汽车电连接的可靠性进行研究。

1.1 Miner线性累积损伤原理

汽车电连接器在实际行驶过程中和在台架上试验时, 受到随机冲击载荷的作用。可以认为汽车电连接器受到σ1, σ2, …, σn个不同水平的应力作用;τ1, τ2, …, τn为对应的载荷幅值;各级应力水平下的寿命分别是N1, N2, …, Nn;而各级应力水平下的实际循环数为n1, n2, …, nn。其Miner线性累积损伤示意图[5]见图2。

(a) 应力循环次数 (b) S-N曲线

应力级τi的损伤分量为

di=ni/Ni (1)

总损伤量为

$D={\displaystyle \sum _{i=1}^{n}d}{}_i={\displaystyle \sum _{i=1}^n\frac{n{}_i}{{\rm N}{}_i}}(2)$

由式 (2) 可知:①汽车电连接器达到破坏时的总损伤量是一常数;②损伤与载荷的作用次序及作用时间无关;③在试样受载过程中, 每一载荷循环都损耗试样一定的有效寿命分量;④多循环应力产生的所有损伤分量相加为1时, 试样就发生破坏。且S-N曲线满足

τmiNi=τm-1N0=C (3)

式中, C为与材料有关的常数;m为疲劳指数, 可表示为S-N曲线与横坐标夹角的余切;N0为疲劳极限τ-1对应的疲劳寿命。

对式 (3) 两边取对数可得

$\lg \tau {}_i=-\frac{\lg {\rm N}{}_i}{m}+\frac{\text{l}\text{g}C}{m}(4)$

图1中的S-N曲线是根据光滑小尺寸标准试样, 在对称循环下的试验结果求平均值绘制得来的。对于实际的汽车电连接器, 若直接按Miner的线性累积损伤理论对零件的疲劳寿命进行估计还不够精确, 需要对其进行修正。需要引入相应的系数[6]:

K=ε β (5)

式中, ε为零件的尺寸系数;β为零件的表面加工系数。

根据材料S—N曲线的Basquin关系式, 由N0/Ni= (τi/τ-1) m, 可得修正后的Miner线性损伤理论表达式:

$D={\displaystyle \sum _{i=1}^n\frac{n{}_i}{{\rm N}{}_i}}={\displaystyle \sum _{i=1}^n\frac{n{}_i\tau {}_i^m}{({\rm K}\tau {}_{-1}){}^m{\rm N}{}_0}}(6)$

2 强化系数的数学模型

由图1可知, 受微动磨损的材料, 107次振动对于包括很少发生的最严重的情况在内的全部载荷有足够的代表性, 因而确定总和累积频次曲线的总频次扩展到107次中发生一次, 相当于最大载荷发生频率为10-7。可得

ni=nzn′i/107 (7)

式中, nz为各级载荷总循环次数;n′i为第i级载荷在107次循环中发生的次数。

将式 (7) 代入式 (6) 得

$D={\displaystyle \sum _{i=1}^n\frac{n{}_z{n}^{\prime }{}_i\tau {}_i^m}{10{}^7({\rm K}\tau {}_{-1}){}^m{\rm N}{}_0}}(8)$

式中, K为强化系数。

根据Miner线性损伤理论, 当D=1时试件就会发生疲劳破坏, 可得

$n{}_z=\frac{({\rm K}\tau {}_{-1}){}^{m}10{}^7{\rm N}{}_0}{{\displaystyle \sum _{i=1}^n{n}^{\prime }}{}_i\tau {}_i^m}(9)$

将其换算为寿命里程为

$L=\frac{10{}^7({\rm K}\tau {}_{-1}){}^m{\rm N}{}_0}{{\displaystyle \sum _{i=1}^{n}n}{}_i`\tau {}_i^m}\frac{L{}_0}{n{}_0}(10)$

式中, L为寿命总里程;L0为载荷谱测定里程;n0为测定里程内的载荷总循环数。

采集到的路谱信号要进行处理后才能用于振动台的激励信号。载荷谱测定里程L0由下面的公式得到:

L0=v0t0 (11)

式中, v0为数据采集时的车速;t0为路谱信号处理后的时长。

将式 (11) 代入式 (10) , 可得

$L=\frac{10{}^7({\rm K}\tau {}_{-1}){}^m{\rm N}{}_0}{{\displaystyle \sum _{i=1}^n{n}^{\prime }}{}_i\tau {}_i^m}\frac{v{}_{0}t{}_0}{n{}_0}(12)$

根据强化系数定义, 可得强化系数K[7]为

$\begin{array}{l}{\rm K}=\frac{L{}_2}{L{}_1}=\frac{\frac{10{}^7[{\rm K}(\tau {}_2){}_{-1}]{}^m({\rm N}{}_2){}_0}{{\displaystyle \sum _{i=1}^n(}n{}_2{)}^{\prime }{}_i(\tau {}_2){}_i^m}\frac{(v{}_2){}_0(t{}_2){}_0}{(n{}_2){}_0}}{\frac{10{}^7[{\rm K}(\tau {}_1){}_{-1}]{}^m({\rm N}{}_1){}_0}{{\displaystyle \sum _{i=1}^n(}n{}_1{)}^{\prime }{}_i(\tau {}_1){}_i^m}\frac{(v{}_1){}_0(t{}_1){}_0}{(n{}_1){}_0}}=\\ \frac{\frac{(n{}_1){}_0}{(v{}_1){}_0(t{}_1){}_0}{\displaystyle \sum _{i=1}^n(}n{}_1{)}^{\prime }{}_i(\tau {}_1){}_i^m}{\frac{(n{}_2){}_0}{(v{}_2){}_0(t{}_2){}_0}{\displaystyle \sum _{i=1}^n(}n{}_2{)}^{\prime }{}_i(\tau {}_2){}_i^m}(13)\end{array}$

式中, L1、L2分别为在强化路面和普通路面达到相同失效时的寿命里程; (v1) 0、 (v2) 0分别为强化路面和普通路面车辆行驶速度; (t1) 0、 (t2) 0分别为强化路面和普通路面行驶时间。

3 强化系数的计算

汽车电连接器振动可靠性室内试验系统由振动系统、夹具系统和监控系统三个部分组成。该系统通过采集实车路谱信号作为振动台激励信号, 采用时域复现技术来实现道路振动的模拟。但是在汽车试验场采集的强化路面的路谱信号, 不能直接作为振动台的激励信号, 要先对信号进行编辑和数据处理, 将幅值较小或突变很大的信号部分除去, 得到汽车在各种路面上行驶时的特征加速度时域信号及其功率谱密度, 再用于振动台的控制。试验中采用自主开发的在线监控设备, 对试验过程进行监控, 当有电连接器满足失效标准时, 停止试验并记录试验的振动次数。

由强化系数K的计算公式可知, 要求出强化系数的具体值, 需要知道各强化路谱信号与普通路谱信号的疲劳指数m的值及雨流统计结果。

3.1 监控系统原理

试验的监控系统由监控系统硬件和软件两部分组成。硬件系统通过路由器组成局域网实现主控制器与各测量仪器间的通信和数据交换;软件系统采用LabWindows/CVI作为开发平台, 主要功能包括监测仪器控制与通信、监测物理量的界面显示、监测对象故障状态报警及诊断、测试数据存储四个方面的内容。监控系统原理如图3所示。

3.2 疲劳指数m值的确定

从检验合格的汽车左前大灯电连接器中随机抽取10个, 将其分为三组分别进行试验, 各组个数依次为3、4、3。采集到的路谱信号的频率都为中低频, 依据GB2423.10 (电工电子产品环境试验的正弦振动试验方法) 的规定, 三组试验的振动幅值分别为1g、5g、10g三个等级。试验过程按照GJB1217-91 (电连接器试验方法) 中的试验方法进行。判断电连接器失效的依据是[8]:①瞬断时间大于10μs;②接触电阻值变化大于5mΩ。试验的结果如表1所示。

将表1中的数据在普通直角坐标系中进行数据拟合, 其拟合曲线如图4所示。

将图4中的数据改为双对数坐标系, 利用线性回归方法, 得到微动磨损的疲劳方程:

lgτ=-0.61N+b (14)

式中, b为常数。

对比式 (4) 、式 (14) , 可得疲劳指数m=1.64。

3.3 路谱信号雨流统计方法

试验台实际的激励信号通过各段强化路谱信号的组合和多次循环得到。对路谱信号进行处理后, 用雨流法统计时域中的应力次数和幅值。本文将幅值等分为25个等级进行统计, 表2为组合强化路谱信号循环一次的统计结果, 图5为路谱信号与幅值雨流统计直方图。

在107次振动中, 组合路谱信号的第i级载荷发生的次数n′i, 可由频次N与循环一次的振动次数ny得到:

n′i=107N/ny (15)

利用式 (15) 以及表1中的数据进行计算, 其计算结果如表3所示。

普通路谱信号按照上述同样的方法进行统计计算。将统计计算结果、组合路谱信号的时间及信号采集时的车速, 代入强化系数的计算公式, 可求得K=8.65。

比较上述强化系数与汽车试验场的强化系数可知, 两种强化系数有差别。可能的原因是:①由于采集仪器有误差, 使得采集得到的路谱信号与实际情况有差距;②对路谱信号进行了纠奇点等处理, 改变了路谱信号的原始特征;③信号不能得到完全的复现。虽然上述原因使得室内道路模拟试验难以完全地再现原貌, 但仍可以认为通过计算得到的强化系数与汽车试验场道路强化系数较接近。

3.4 强化时间的确定

该项目的研究对象为某轻型卡车, 质保里程S为40 000km;根据用户调查, 普通路面平均行驶速度为$\overline{v}=70\text{k}\text{m}/\text{h}$。从而可得

$\overline{t}=\frac{S}{\overline{v}}(16)$

式中, $\overline{t}$为平均质保时间。

根据强化试验的定义, 可得

$t=\frac{\overline{t}}{{\rm K}}=\frac{S}{\overline{v}{\rm K}}(17)$

式中, t为强化时间。

将其换算为故障里程为

$S{}_i=\overline{v}{\rm K}t{}_i(18)$

式中, Si为电连接器的故障里程;ti为室内试验故障时间。

代入具体数据求得强化试验时间t=66.06h。将故障时间换算成故障里程, 根据故障里程可对试验结果进行评价。

4 结论

(1) 由于对路谱信号进行了处理以及复现误差的存在, 使得该室内试验的强化系数与汽车试验场道路的强化系数略有差别。

(2) 强化系数K与疲劳指数m呈指数关系, 得到的疲劳指数m是否精确, 对通过计算得到的强化系数K是否正确影响很大。

(3) 使用强化系数结合汽车整车质量评价方法, 解决了采用实车路谱时域复现技术进行室内强化试验时, 试验结果无法评价、试验持续时间不能确定的难题。

摘要：采用实车路谱时域复现技术, 对汽车电连接器进行振动可靠性室内强化试验, 研究其在接近实际工况-振动应力和电应力联合作用下的可靠性。由于国标中没有对实车路谱的规定, 使得强化试验时间不能确定, 试验结果无法评价。用强化系数结合汽车整车质量评价方法, 可以解决这些难题。根据材料的Miner线性累积损伤原理, 得到用载荷幅值τ表示的强化系数K的数学模型;采用雨流计数法得到时域载荷幅值分布形式;利用国标中规定的正弦试验方法结合数据统计知识得到了电连接器材料的近似疲劳指数m值, 最后求得的强化系数与汽车试验场道路强化系数较接近。用强化系数求出强化试验时间以及故障里程, 根据故障里程可以对试验结果进行评价。

关键词：汽车电连接器,室内试验,强化系数,Miner线性累积损伤理论,雨流计数法

参考文献

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论可靠度与安全系数的关系 篇3

在对传统机械零件结构的设计方法进行分析和运用中发现, 安全系数法是被定义为材料的强度 (如屈服极限、强度极限、疲劳极限) 除以零件的实际应力, 是在单值的前提下进行分析的, 因此其安全系数是某一固定值的, 只要安全系数大于实际经验规定的数值, 就确认该零件是安全的。上述分析有不足之处主要为:

(1) 把各种参数都当作定值, 没有分析参数的随机变化特性;

(2) 未考虑参数的离散性和可靠性的关系, 因而可靠性不能由安全系数来替代;

(3) 由于安全系数只是根据经验确定而没有经过理论分折, 因而有较大的主观性, 为了保险起见, 可能取较人的安全系数。这样势必增加结构的重量, 造成各种资源的浪费。

鉴于上述不足, 本文提出了可靠度的问题。

2 可靠度与安全系数的定义

对于不可修复的产品, 可靠性的数值是指到了规定的时间区间终了为止, 能完成规定功能的产品数与在该区间开始时投入工作的产品数之比。表示为̂ (t) =1-Nf (t) NT=NS (t) NT, 式中 (t) 为与时间t相应的平均可靠度估计值;Nf (t) 为产品工作到t时刻的失效数;NT为产品数, 通常取样本数n;NS (t) 为产品工作到t时刻的存活数。 (t) 是根据样本得出的平均可靠度估计值, 其置信度为50%。当NT趋近于无穷大时, (t) 趋近于R (t) , 而R (t) 又是根据总体得出的可靠度真值, 其置信度可认为是100%。需指出的是通常研究的对象都是样本, 为计算方便, 在实际应用时省略了样本均值的估计值上的符号, 用R (t) 来代替 (t) 。

安全系数法认为零件的强度S和应力s都是单值的, 通常所用的计算式是n=S s, 主要根据长期积累的实际工作经验, 只要计算出来的安全系数n比经验值大, 则认为设计出来的零件是可靠安全的。安全系数法把影响零件工作状态的设计变量。如应力、强度、安全系数、载荷、环境因素、材料性能、零件尺寸和结构因素等都处理成确定的单值变量, 描述零件状态的数学模型, 即变量与变量的关系, 可以通过确定性的函数进行单值变换获得。可见安全系数法只是停留在确定性的概念上.没有考虑事物的不确定性.因而不能真正反映客观实际情况[1]。

3 两者关系

机械可靠性设计方法是将可靠性设计理论引入到机械设计当中, 按照零件的重要程度选取合适的可靠度设计零件。所谓机械零件的可靠度, 实质上是零件在给定的设计和运行条件下对抗失效的能力, 是零件的强度S大于应力s的概率[2]。由于影响零件强度的参数 (如载荷、几何尺寸和工作温度等) 都是随机变量, 且有一定的分布规律, 在此点上与安全系数法有较大的不同。为分析理解上述两种设计方法间的区别与联系, 假定强度和应力分布呈正态分布。用安全系数计算时, 其计算式是nˉ=Sˉsˉ (强度均值Sˉ、应力均值sˉ) 。但此时所设计出的零件是否可靠除与平均安全系数nˉ有关外, 还与强度与应力分布的标准差σS和σs的大小有关。强度S与应力s都是变量, 则A也是变量, 其中A=S-s=B (c1, c2, …, cn) , 随机变量c1, c2, …, cn表示对零件功能有影响的各项因素。当A>0:零件处于安全状态, 如图1所示, 说明应力与强度互不干涉;当A<0:零件处于失效状态, 如图2所示, 此时应力与强度存在一定区间的干涉, 可能会出现零件在工作中所受的应力大于所用材料的强度, 其干涉或重叠部分在性质上说明所制造出的零件在使用过程中具有不可靠的特性, 即存在失效概率Pf;当A=0:零件处于极限状态。

4 分析及讨论

机械可靠性设计方法对问题的提法是某零件在经过一定的时间段工作后, 其失效的概率是多少。这种提法较之安全系数法要合理, 可使所设计零件的寿命和失效概率得到预测, 进而设计出尺寸较小的零件, 达到节省材料和制造成本的目的。为说明两种方法间的联系与区别, 分析讨论如下。

(1) 若以相同的比例k改变两个分布的均值和的位置 (假设应力和强度分布的标准差σS和σs的值不变) 。当k>1时, 从图3可知, 均值和 向右移动, 由安全系数法可得n== , 但此时重叠的阴影部分的失效概率Pf减小, 而可靠度R (t) 增大;当k<1时, 情况刚好相反。从上述分析可以得出, 若平均安全系数为一定值, 而由于均值和是可变量, 其可计算出不同的可靠度值, 从而通过平均安全系数这种方法设计出的零件并不能说明是可靠的。

(2) 假设保持均值和不变, 改变标准差σS和σs的值, 可得出上述类似的结论, 见图4所示, 图4中实线表示原分布曲线, 其尾部出 现的干涉或重叠现象较大, 因而失效概率Pf比较大, 虚线表示分布曲线的标准差减小, 从而使得干涉或重叠部分减小, 此时失效概率Pf也随之减小。由此可见对于同一安全系数, 随着标准差的变化可的到不同的可靠度, 可说明在工程上安全系数法仅能作为定性分析。

(3) 如果保持安全系数为一定值, 而同时改变均值和标准差时, 其可靠度将可在一个较大的变化范围变化, 所得到的可靠度却是不相同的。

5 特点及结论

综上所述, 用安全系数法设计制造出的零件在工程实际应用上不能确保其达到规定使用的寿命要求, 安全系数法将零件的强度和应力等参数认为都是单值的, 而不像可靠性设计法是在概率论与数理统计为理论依据上建立的。同时带来的问题是应用可靠性设计法设计出的零件在结构方面要合理, 而安全系数法为获得较长的使用寿命, 在结构上做得大而笨重。特别要说明的是:可靠性设计可获取零件的预测寿命及失效概率, 而安全系数法是无法做到的。

摘要：简要地介绍了可靠度与安全系数的定义, 在此基础上扼要地说明了两者之间存在的联系与区别, 重点分析并讨论了均值与标准差在零件可靠性设计中的作用, 说明了即使用安全系数法设计制造出的零件在工程实际应用上也不能确保其达到规定使用的寿命要求。

关键词：安全系数,可靠度,均值与标准差

参考文献

[1]吴海淼, 姚志辉, 王凯, 等.基于可靠性平均安全系数的设计方法研究[J].河北工程大学学报:自然科学版, 2009, 26 (2) :74-77.