[發明專利]一種基于隨機過程的磨損可靠壽命預測技術

在審

• 申請號: 201610032024.4
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105550469A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 李娟;姬廣振;劉英;張緯靜;涂宏茂;趙丹;李陽;郭志明;陳巖
• 申請（專利權）人: 中國兵器科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及磨損壽命預測與可靠性設計領域，具體地說是一種基于隨機過程的磨損可靠 壽命預測技術。

背景技術

因摩擦而導致的磨損失效是機械產品的三大失效模式之一。據統計，在武器裝備中，零 部件損壞的表現形式最為突出的形式之一是磨損。在武器裝備中所有接觸且具有相對運動的 兩個零件之間，磨損無時無刻在發生。特別是地面武器中，由于其使用環境惡劣、復雜，許 多零部件先后出現不同程度的磨損，有的產生松動，引發噪音等；有的影響裝備使用性能； 有的甚至斷裂，致使系統癱瘓。如裝甲車輛行動系統中的履帶銷、傳動系統的齒輪，火炮的 內膛、節制環等，經常發生磨損。

在磨損過程中，有許多影響失效的不確定因素，如摩擦副材料性能參數的隨機分布、載 荷的隨機變化等。正是因為這些不確定因素，通過摩擦學設計成一定壽命的一批構件，其失 效時間是分散的。影響磨損失效的因素不確定性越大，其失效時間的分散性越嚴重。可靠是 相對失效而言，失效又意味著不可靠。故本方法主要從可靠性的角度，研究磨損失效時間的 預測技術。磨損量作為評價磨損最主要的隨機變量，但磨損現象極為復雜，影響因素眾多， 導致每一個時刻磨損量的分布都可能在變化，而且稍微改變其中某一參數都可能改變摩擦和 磨損特性，難以通過常規的數理統計方法準確表達，這給磨擦學工作者精確預測磨損壽命帶 來較大的困難。隨機過程被認為是概率論的“動力學”部分，研究的對象是隨時間演變的隨 機現象，側重于研究變動隨機模型的過程，適合于評價較為復雜的隨機量——磨損量。失效 機理即失效的物理、化學變化本質，也即失效的內因或內在本質。從磨損的內因和本質，研 究產品為什么磨損失效，以建立評估磨損的隨機模型。

從磨損機理出發，尋找失效規律，利用機械可靠性設計分析方法，研究基于隨機過程的 磨損量統計特性，合理借助實驗數據，提出建立磨損量隨機模型的通用方法，并研究磨損失 效時間預測技術，使工程人員在設計階段能較準確預測出產品磨損失效的時間，盡早發現設 計缺陷，減少后期的″回溯性″更改次數，降低研制費用，為解決武器裝備研制中存在的磨損 問題提供技術支持。

磨損的可靠性問題已經成為部分重大型號和國防裝備的技術瓶頸，現有重大型號也都在 尋求可起替代作用的預備方案，以提高系統的可靠性。如何準確地預測何時裝備磨損失效， 是目前急待解決的問題之一。目前，從公開研究資料分析表明，國內對武器裝備磨損專門開 展的研究工作不多。盡管已有的摩擦學成果可用于武器裝備，但存在不少問題，如裝甲車輛 行動系統的履帶銷磨損量分布怎么統計、發動機配氣機構磨損參數的分布特性如何確定等， 至今未有理想的答案。為此，急需研究一套預測裝備磨損失效時間的技術和方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于隨機過程的磨損可靠壽命預測技術，從磨損機理出發，尋 找失效規律，利用機械可靠性設計分析方法，研究基于隨機過程的磨損量統計特性，并研究 磨損失效時間預測技術，主要包括4個步驟：

1)建立磨損隨機過程模型；

2)利用模糊數學建立許用磨損量的隸屬函數；

3)建立磨損可靠度模型；

4)建立磨損可靠壽命預測模型。

本發明的特點是：

1)引入隨機過程因子，建立了基于磨損機理的失效時間預測模型。首次通過磨損經驗公 式中引入隨機因子，建立磨損隨機過程模型，較傳統試驗方法而言，能有效減少試 驗的樣本量。考慮磨損因素的隨機性，能夠獲取磨損動態隨機過程。所有磨損隨機 過程模型均可給出任意時刻的磨損分布或特征值。

2)提出了基于模糊數學的磨損失效判據的確定方法。能夠描述磨損由完好到故障的漸變 失效行為，通過模糊數學分析可以判別其在某種程度上是屬于安全或失效，打破了 傳統的以許用磨損量為臨界點的剛性約束。

3)能夠考慮因素的隨機性及磨損的漸變行為，充分考慮磨損量分布的統計特性，給出磨 損可靠壽命的預測方法，方法可行，具有較強的實用價值。

附圖說明

圖1：本發明的流程圖；

圖2：磨損隨機過程模型建模流程圖；

具體實施方式

如圖1所示，本發明所述一種基于隨機過程的磨損可靠壽命預測技術，主要包括以下步 驟：

1建立磨損隨機過程模型，具體流程如圖2所示：