[發明專利]帶鋸床混合型可靠性分析計算方法

有效

• 申請號: 201410065103.6
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103870681B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 潘柏松;梁利華;謝少軍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙)33216
• 代理人: 林蜀

技術領域

本發明涉及一種帶鋸床混合型可靠性分析計算方法，特別是帶鋸床設計階段的混合型可靠性分析計算方法。

背景技術

隨著金屬鋸切加工由下料為主逐步向精細加工轉變，帶鋸床逐漸向高端產品發展，對帶鋸床的設計技術與制造水平有了更高的要求，帶鋸床可靠性設計隨之受到了重視。帶鋸床的設計一般包括明確用戶需求、概念設計和詳細設計。明確用戶需求階段應確定用戶對產品的功能和性能要求；概念設計階段根據用戶需求完成產品的概念設計方案，并驗證概念設計方案能否滿足設計需求中的鋸切效率等關鍵性能；詳細設計階段則是在可行概念設計方案的基礎上，完成滿足用戶的功能和性能需求的系統結構設計。因此，概念設計階段的設計方案對最終設計產品的性能具決定性作用。為此，對概念設計方案實施可靠性分析，驗證概念設計方案能否滿足可靠性設計指標，對提高帶鋸床整機的可靠性性能具有重要意義。

但是，可靠性分析對帶鋸床設計人員的技能素質要求較高，設計人員不僅需具備可靠性工程相關知識，還需掌握帶鋸床系統相關力學模型，并熟練掌握工程分析工具；另一方面，目前帶鋸床行業可靠性分析正處于起步階段，可靠性工程基礎相對薄弱，關于可靠性數據統計積累較少，樣本量較少，部分隨機參數的分布模型參數以區間估計方式獲得，使得目前已有的大多數以精確隨機設計參數模型為輸入的可靠性分析系統的計算效率低下，甚至失效，提高了帶鋸床可靠性分析實施難度。

發明內容

為解決現有技術中可靠性分析實施難度大，計算效率低下、失效的問題，提供一種帶鋸床混合型可靠性分析計算方法，這種可靠性分析計算方法可處理精確隨機設計參數、非精確隨機設計參數的可靠性分析輸出變量，引入了單層可靠性建模方法，增加了可靠性分析計算效率，有效降低了帶鋸床可靠性分析實施難度，可提高帶鋸床可靠性工程的實施效率。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案包括：數據獲取模塊，隨機變量變換模塊，計算模型處理模塊，混合型可靠性分析模型建模模塊，求解模塊，鋸切力學模型響應模塊和分析結果顯示模塊。

所述的數據獲取模塊，用于獲取用戶輸入的參數，輸入參數主要有：鋸料參數、鋸切工藝參數、鋸帶參數、切削力、進給抗力、設計參數。

所述的隨機變量變換模塊，利用式I，將隨機變量X轉化為服從標準正態分布的隨機變量U：

上列式中：

u——隨機變量U的實現值；

x——隨機變量X的實現值；

Fx(·)——隨機變量X的累積分布函數；

φ^-1(·)——標準正態變量的累積分布函數的逆函數。

所述的計算模型處理模塊，根據式II建立鋸切系統強度和疲勞失效概率下限計算表達式為：

上列式中：

(p_f)_min——失效概率的最小值；

I——區間隨機變量的向量；

I_L——I的變化區間的下限向量；

I_U——I的變化區間的上限向量；

i——極限狀態函數指標，i=1為強度極限狀態函數，i=2為疲勞極限狀態函數；

G₁(U,I)——鋸切系統強度功能函數，函數值小于零表示失效；

G₂(U,I)——鋸切系統疲勞功能函數，函數值小于零表示失效；

Pr{·}——概率。

根據式III建立失效概率上限計算表達式為

上列式中：

（p_f）_max——失效概率的最大值；

所述的混合型可靠性分析模型建模模塊基于式II與式III給出的失效概率上下限計算表達式，利用一次二階矩法、KKT條件和光滑函數，引入單層可靠性建模方法，根據式IV最終獲得鋸切系統強度和疲勞失效概率上下限的近似數學模型：

上列式中：

λ——拉格朗日乘子向量；

L(U,I,λ)——拉格朗日表達式，當求解失效概率下限值時，表達式為L(U,I,λ)=-G_i(U,I)+λh(I)^T，求解求解失效概率上限值時，表達式為L(U,I,λ)=-G_i(U,I)+λh(I)^T；

——對的梯度向量，；

j——向量元素指標；