一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法
【專利摘要】一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，步驟如下：一：主機理分析；二：加速因子模型的確定；三：敏感載荷、薄弱環節單元及其對應的主機理與加速因子模型一一對應關系的確定；四：各薄弱環節單元確定性加速因子值的計算；五：考慮分散性的各薄弱環節單元加速因子區間的計算；六：考慮分散性的柱塞泵整體加速因子區間的計算；本發明打破以往主要計算一個產品的加速因子值的束縛，而主要計算的是產品的加速因子存在的一個加速因子區間，具有較強的工程適用性。它提供了柱塞泵類產品加速因子計算模型，為同類產品加速因子區間計算分析提供了方法支撐，該方法科學合理、可操作性強，可直接用于工程實踐。
【專利說明】
一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法
【技術領域】
[0001]本發明提供一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，屬于壽命分析與評價【技術領域】。
【背景技術】
[0002]本發明是以柱塞泵為對象，屬直軸斜盤式恒壓變量柱塞泵，其功能是將發動機機械能轉化為液壓能提供給液壓系統，是由發動機驅動，為液壓系統用戶提供一定壓力、流量的液壓能。
[0003]柱塞泵屬長壽命產品，工程中常通過加速壽命試驗的方法驗證其壽命指標，現有的加速因子計算方法求出的加速因子是一個確定值，而沒有考慮到產品和環境要素的分散性從而使加速因子可能存在一個置信度為(l-α ) %的加速因子區間。
【發明內容】
[0004]1、發明目的
[0005]本發明的目的在于針對現有技術所存在的問題，提供一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法。它是通過確定產品薄弱環節單元及其對應的主機理，并由載荷譜或任務剖面確定敏感載荷，然后根據敏感載荷和主機理分析確定相應的加速因子模型，以此建立敏感載荷、薄弱環節單元及其對應的主機理與加速因子模型之間的關聯聯系，進而通過加速因子模型計算各薄弱環節單元的加速因子值，另外可以通過將加速因子模型中隨機化參數進行離散化處理，然后利用抽樣的方法，每當對模型參數進行抽樣一次并將抽取結果代入加速因子模型就能計算得到各薄弱環節單元的一個加速因子值，然后對各薄弱環節單元的加速因子值進行取小就得到柱塞泵整體的一個加速因子值，這樣通過多次抽樣，就可以得到各薄弱環節單元以及柱塞泵整體的多個加速因子值，最后對這些抽樣計算得到的多個加速因子值進行分布曲線擬合可以得到加速因子分布，根據加速因子分布可以計算得到各薄弱環節單元以及柱塞泵整體的加速因子區間計算結果，以評價柱塞泵加速因子水平，進而達到加速試驗驗證柱塞泵壽命水平。
[0006]2、技術方案
[0007]本發明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，該方法具體步驟如下:
[0008]步驟一:主機理分析。確定柱塞泵的薄弱環節單元及其對應的耗損型失效機理。主機理分析根據給定的載荷譜或任務剖面，結合柱塞泵產品的組成、結構、原理，進行故障模式、機理和影響分析(FMMEA, Failure Mode, Mechanisms and Effects Analysis),在FMMEA的基礎上根據各機理對應的故障模式的嚴酷度及發生頻度，綜合確定產品的薄弱環節單元及其對應的主機理。
[0009]步驟二:加速因子模型的確定。根據步驟一中分析得到的產品的薄弱環節單元及其對應的主機理，以及由載荷譜或任務剖面確定的敏感載荷共同確定得到相應的加速因子模型。
[0010]步驟三:敏感載荷、薄弱環節單元及其對應的主機理與加速因子模型一一對應關系的確定。
[0011]步驟四:各薄弱環節單元確定性加速因子值的計算。根據加速因子模型利用MATLAB編程計算每一個薄弱環節單元對應的主機理的理論加速因子值。
[0012]步驟五:考慮分散性的各薄弱環節單元加速因子區間的計算。在步驟四的基礎上，將各薄弱環節單元的主機理所對應的加速因子模型中載荷參數以及其他類型參數進行離散化處理，然后通過MATLAB編程隨機抽取η次，代入加速因子模型計算得到η個加速因子值，通過分布曲線擬合得到加速因子服從的分布，最后通過加速因子分布得到各薄弱環節單元的置信度為(1-α)%的加速因子區間。
[0013]步驟六:考慮分散性的柱塞泵整體加速因子區間的計算。在步驟五的基礎上，對每次MATLAB程序抽取的主機理對應的各薄弱環節單元的加速因子值通過取小原則得到的加速因子最小值作為柱塞泵整體加速因子值，然后通過η次抽取以及η次取小，得到柱塞泵整體的η個加速因子值，通過分布曲線擬合得出加速因子分布，然后通過加速因子分布確定柱塞泵整體置信度為(1-α)%的加速因子區間。
[0014]其中，步驟一中所述的“主機理”是指對產品壽命起關鍵作用的耗損型失效機理。
[0015]其中，步驟一中所述的“綜合確定產品的薄弱環節單元及其對應的主機理”是以嚴酷度大和發生頻度高的故障模式對應的機理作為產品的主機理，主機理對應的最低約定層次單元為產品的薄弱環節單元。
[0016]其中，步驟二中所述的“確定得到相應的加速因子模型”是來源于研究者(發明人)自己建立的壽命模型庫，也可通過查找相關書籍文獻，獲取敏感載荷、主機理和加速因子之間關系的加速因子模型。
[0017]其中，步驟三中所述的“一一對應關系確定”是指將敏感載荷、薄弱環節單元、主機理以及加速因子模型進行匹配，防止在后續計算中出現四者之間運用紊亂的現象。
[0018]其中，步驟四中“確定性加速因子值的計算”是指根據柱塞泵常規試驗每階段的載荷譜通過加速因子模型計算得出的值與根據柱塞泵加速試驗每階段的載荷譜通過加速因子模型計算得出的值之比。
[0019]其中，步驟五中所述的“分散性”是指將實際加速因子模型參數值進行離散化處理后得到的包含實際參數值的一個分布區間。
[0020]其中，步驟五中所述的“參數進行離散化處理”是指對一個給定的參數值，賦予它一個離散系數形成包含此參數值的一個參數域。
[0021]其中，步驟六中所述的“取小原則”是指根據加速因子取小原則確定加速因子:利用加速因子模型計算每個薄弱環節單元的加速因子，以最小的加速因子作為產品的加速因子。
[0022]3、優點及功效
[0023]本發明具有以下優點:
[0024]I)本發明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，可以通過MATLAB編程和取小原則計算柱塞泵各薄弱環節單元的加速因子區間以及柱塞泵整體加速因子區間，打破以往主要計算一個產品的加速因子值的束縛，而主要計算的是產品的加速因子存在的一個加速因子區間，具有較強的工程適用性。
[0025]2)本發明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，提供了柱塞泵類產品加速因子計算模型，為同類產品加速因子區間計算分析提供了方法支撐，該方法科學合理、可操作性強，可直接用于工程實踐。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明所述計算方法流程圖。
[0027]圖2柱塞泵整體加速因子對數服從正態分布之分布圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0029]本發明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，見圖1所示，該方法具體步驟如下:
[0030]步驟一:主機理分析。確定產品的薄弱環節單元及其對應的耗損型失效機理。主機理分析根據給定的載荷譜或任務剖面，結合柱塞泵產品的組成、結構、原理，進行故障模式、機理和影響分析(FMMEA, Failure Mode, Mechanisms and Effects Analysis),在 FMMEA 的基礎上根據各機理對應的故障模式的嚴酷度及發生頻度，綜合確定產品的薄弱環節單元及其對應的主機理。某柱塞泵試驗載荷譜如表1和表2所示，主機理分析結果如表3所示:[0031 ] 表1柱塞泵常規試驗每階段載荷譜
[0032]
【權利要求】
1.一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，其特征在于:該方法具體步驟如下: 步驟一:主機理分析:確定柱塞泵的薄弱環節單元及其對應的耗損型失效機理；主機理分析根據給定的載荷譜或任務剖面，結合柱塞泵產品的組成、結構、原理，進行故障模式、機理和影響分析，即進行FMMEA，在FMMEA的基礎上根據各機理對應的故障模式的嚴酷度及發生頻度，綜合確定產品的薄弱環節單元及其對應的主機理； 步驟二:加速因子模型的確定:根據步驟一中分析得到的產品的薄弱環節單元及其對應的主機理，以及由載荷譜或任務剖面確定的敏感載荷共同確定得到相應的加速因子模型； 步驟三:敏感載荷、薄弱環節單元及其對應的主機理與加速因子模型一一對應關系的確定； 步驟四:各薄弱環節單元確定性加速因子值的計算:根據加速因子模型利用MATLAB編程計算每一個薄弱環節單元對應的主機理的理論加速因子值； 步驟五:考慮分散性的各薄弱環節單元加速因子區間的計算:在步驟四的基礎上，將各薄弱環節單元的主機理所對應的加速因子模型中載荷參數以及其他類型參數進行離散化處理，然后通過MATLAB編程隨機抽取η次，代入加速因子模型計算得到η個加速因子值，通過分布曲線擬合得到加速因子服從的分布，最后通過加速因子分布得到各薄弱環節單元的置信度為(1-α)%的加速因子區間； 步驟六:考慮分散性的柱塞泵整體加速因子區間的計算:在步驟五的基礎上，對每次MATLAB程序抽取的主機理對應的各薄弱環節單元的加速因子值通過取小原則得到的加速因子最小值作為柱塞泵整體加速因子值，然后通過η次抽取以及η次取小，得到柱塞泵整體的η個加速因子值，通過分布曲線擬合得出加速因子分布，然后通過加速因子分布確定柱塞泵整體置信度為(1-α)%的加速因子區間。
2.根據權利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，其特征在于:在步驟一中所述的“主機理”是指對產品壽命起關鍵作用的耗損型失效機理。
3.根據權利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，其特征在于:在步驟一中所述的“綜合確定產品的薄弱環節單元及其對應的主機理”是以嚴酷度大和發生頻度高的故障模式對應的機理作為產品的主機理，主機理對應的最低約定層次單元為產品的薄弱環節單元。
4.根據權利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，其特征在于:在步驟二中所述的“確定得到相應的加速因子模型”是來源于發明人自己建立的壽命模型庫，也能通過查找相關書籍文獻，獲取敏感載荷、主機理和加速因子之間關系的加速因子模型。
5.根據權利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，其特征在于:在步驟三中所述的“一一對應關系確定”是指將敏感載荷、薄弱環節單元、主機理以及加速因子模型進行匹配，防止在后續計算中出現四者之間運用紊亂的現象。
6.根據權利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，其特征在于:在步驟四中“確定性加速因子值的計算”是指根據柱塞泵常規試驗每階段的載荷譜通過加速因子模型計算得出的值與根據柱塞泵加速試驗每階段的載荷譜通過加速因子模型計算得出的值之比。
7.根據權利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，其特征在于:在步驟五中所述的“分散性”是指將實際加速因子模型參數值進行離散化處理后得到的包含實際參數值的一個分布區間。
8.根據權利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，其特征在于:在步驟五中所述的“參數進行離散化處理”是指對一個給定的參數值，賦予它一個離散系數形成包含此參數值的一個參數域。
9.根據權利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞泵加速因子區間計算方法，其特征在于:在步驟六中所述的“取小原則”是指根據加速因子取小原則確定加速因子:利用加速因子模型計算每個薄弱環節單元的加速因子，以最小的加速因子作為產品的加速因子。
【文檔編號】G06F19/00GK104200091SQ201410429354
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】陳云霞, 陳志軍, 井海龍, 康銳 申請人:北京航空航天大學