一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法
【专利摘要】一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，步骤如下：一：主机理分析；二：加速因子模型的确定；三：敏感载荷、薄弱环节单元及其对应的主机理与加速因子模型一一对应关系的确定；四：各薄弱环节单元确定性加速因子值的计算；五：考虑分散性的各薄弱环节单元加速因子区间的计算；六：考虑分散性的柱塞泵整体加速因子区间的计算；本发明打破以往主要计算一个产品的加速因子值的束缚，而主要计算的是产品的加速因子存在的一个加速因子区间，具有较强的工程适用性。它提供了柱塞泵类产品加速因子计算模型，为同类产品加速因子区间计算分析提供了方法支撑，该方法科学合理、可操作性强，可直接用于工程实践。
【专利说明】
一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法
【技术领域】
[0001]本发明提供一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，属于寿命分析与评价【技术领域】。
【背景技术】
[0002]本发明是以柱塞泵为对象，属直轴斜盘式恒压变量柱塞泵，其功能是将发动机机械能转化为液压能提供给液压系统，是由发动机驱动，为液压系统用户提供一定压力、流量的液压能。
[0003]柱塞泵属长寿命产品，工程中常通过加速寿命试验的方法验证其寿命指标，现有的加速因子计算方法求出的加速因子是一个确定值，而没有考虑到产品和环境要素的分散性从而使加速因子可能存在一个置信度为(l-α ) %的加速因子区间。
【发明内容】
[0004]1、发明目的
[0005]本发明的目的在于针对现有技术所存在的问题，提供一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法。它是通过确定产品薄弱环节单元及其对应的主机理，并由载荷谱或任务剖面确定敏感载荷，然后根据敏感载荷和主机理分析确定相应的加速因子模型，以此建立敏感载荷、薄弱环节单元及其对应的主机理与加速因子模型之间的关联联系，进而通过加速因子模型计算各薄弱环节单元的加速因子值，另外可以通过将加速因子模型中随机化参数进行离散化处理，然后利用抽样的方法，每当对模型参数进行抽样一次并将抽取结果代入加速因子模型就能计算得到各薄弱环节单元的一个加速因子值，然后对各薄弱环节单元的加速因子值进行取小就得到柱塞泵整体的一个加速因子值，这样通过多次抽样，就可以得到各薄弱环节单元以及柱塞泵整体的多个加速因子值，最后对这些抽样计算得到的多个加速因子值进行分布曲线拟合可以得到加速因子分布，根据加速因子分布可以计算得到各薄弱环节单元以及柱塞泵整体的加速因子区间计算结果，以评价柱塞泵加速因子水平，进而达到加速试验验证柱塞泵寿命水平。
[0006]2、技术方案
[0007]本发明一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，该方法具体步骤如下:
[0008]步骤一:主机理分析。确定柱塞泵的薄弱环节单元及其对应的耗损型失效机理。主机理分析根据给定的载荷谱或任务剖面，结合柱塞泵产品的组成、结构、原理，进行故障模式、机理和影响分析(FMMEA, Failure Mode, Mechanisms and Effects Analysis),在FMMEA的基础上根据各机理对应的故障模式的严酷度及发生频度，综合确定产品的薄弱环节单元及其对应的主机理。
[0009]步骤二:加速因子模型的确定。根据步骤一中分析得到的产品的薄弱环节单元及其对应的主机理，以及由载荷谱或任务剖面确定的敏感载荷共同确定得到相应的加速因子模型。
[0010]步骤三:敏感载荷、薄弱环节单元及其对应的主机理与加速因子模型一一对应关系的确定。
[0011]步骤四:各薄弱环节单元确定性加速因子值的计算。根据加速因子模型利用MATLAB编程计算每一个薄弱环节单元对应的主机理的理论加速因子值。
[0012]步骤五:考虑分散性的各薄弱环节单元加速因子区间的计算。在步骤四的基础上，将各薄弱环节单元的主机理所对应的加速因子模型中载荷参数以及其他类型参数进行离散化处理，然后通过MATLAB编程随机抽取η次，代入加速因子模型计算得到η个加速因子值，通过分布曲线拟合得到加速因子服从的分布，最后通过加速因子分布得到各薄弱环节单元的置信度为(1-α)%的加速因子区间。
[0013]步骤六:考虑分散性的柱塞泵整体加速因子区间的计算。在步骤五的基础上，对每次MATLAB程序抽取的主机理对应的各薄弱环节单元的加速因子值通过取小原则得到的加速因子最小值作为柱塞泵整体加速因子值，然后通过η次抽取以及η次取小，得到柱塞泵整体的η个加速因子值，通过分布曲线拟合得出加速因子分布，然后通过加速因子分布确定柱塞泵整体置信度为(1-α)%的加速因子区间。
[0014]其中，步骤一中所述的“主机理”是指对产品寿命起关键作用的耗损型失效机理。
[0015]其中，步骤一中所述的“综合确定产品的薄弱环节单元及其对应的主机理”是以严酷度大和发生频度高的故障模式对应的机理作为产品的主机理，主机理对应的最低约定层次单元为产品的薄弱环节单元。
[0016]其中，步骤二中所述的“确定得到相应的加速因子模型”是来源于研究者(发明人)自己建立的寿命模型库，也可通过查找相关书籍文献，获取敏感载荷、主机理和加速因子之间关系的加速因子模型。
[0017]其中，步骤三中所述的“一一对应关系确定”是指将敏感载荷、薄弱环节单元、主机理以及加速因子模型进行匹配，防止在后续计算中出现四者之间运用紊乱的现象。
[0018]其中，步骤四中“确定性加速因子值的计算”是指根据柱塞泵常规试验每阶段的载荷谱通过加速因子模型计算得出的值与根据柱塞泵加速试验每阶段的载荷谱通过加速因子模型计算得出的值之比。
[0019]其中，步骤五中所述的“分散性”是指将实际加速因子模型参数值进行离散化处理后得到的包含实际参数值的一个分布区间。
[0020]其中，步骤五中所述的“参数进行离散化处理”是指对一个给定的参数值，赋予它一个离散系数形成包含此参数值的一个参数域。
[0021]其中，步骤六中所述的“取小原则”是指根据加速因子取小原则确定加速因子:利用加速因子模型计算每个薄弱环节单元的加速因子，以最小的加速因子作为产品的加速因子。
[0022]3、优点及功效
[0023]本发明具有以下优点:
[0024]I)本发明一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，可以通过MATLAB编程和取小原则计算柱塞泵各薄弱环节单元的加速因子区间以及柱塞泵整体加速因子区间，打破以往主要计算一个产品的加速因子值的束缚，而主要计算的是产品的加速因子存在的一个加速因子区间，具有较强的工程适用性。
[0025]2)本发明一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，提供了柱塞泵类产品加速因子计算模型，为同类产品加速因子区间计算分析提供了方法支撑，该方法科学合理、可操作性强，可直接用于工程实践。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明所述计算方法流程图。
[0027]图2柱塞泵整体加速因子对数服从正态分布之分布图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0029]本发明一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，见图1所示，该方法具体步骤如下:
[0030]步骤一:主机理分析。确定产品的薄弱环节单元及其对应的耗损型失效机理。主机理分析根据给定的载荷谱或任务剖面，结合柱塞泵产品的组成、结构、原理，进行故障模式、机理和影响分析(FMMEA, Failure Mode, Mechanisms and Effects Analysis),在 FMMEA 的基础上根据各机理对应的故障模式的严酷度及发生频度，综合确定产品的薄弱环节单元及其对应的主机理。某柱塞泵试验载荷谱如表1和表2所示，主机理分析结果如表3所示:[0031 ] 表1柱塞泵常规试验每阶段载荷谱
[0032]
【权利要求】
1.一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，其特征在于:该方法具体步骤如下: 步骤一:主机理分析:确定柱塞泵的薄弱环节单元及其对应的耗损型失效机理；主机理分析根据给定的载荷谱或任务剖面，结合柱塞泵产品的组成、结构、原理，进行故障模式、机理和影响分析，即进行FMMEA，在FMMEA的基础上根据各机理对应的故障模式的严酷度及发生频度，综合确定产品的薄弱环节单元及其对应的主机理； 步骤二:加速因子模型的确定:根据步骤一中分析得到的产品的薄弱环节单元及其对应的主机理，以及由载荷谱或任务剖面确定的敏感载荷共同确定得到相应的加速因子模型； 步骤三:敏感载荷、薄弱环节单元及其对应的主机理与加速因子模型一一对应关系的确定； 步骤四:各薄弱环节单元确定性加速因子值的计算:根据加速因子模型利用MATLAB编程计算每一个薄弱环节单元对应的主机理的理论加速因子值； 步骤五:考虑分散性的各薄弱环节单元加速因子区间的计算:在步骤四的基础上，将各薄弱环节单元的主机理所对应的加速因子模型中载荷参数以及其他类型参数进行离散化处理，然后通过MATLAB编程随机抽取η次，代入加速因子模型计算得到η个加速因子值，通过分布曲线拟合得到加速因子服从的分布，最后通过加速因子分布得到各薄弱环节单元的置信度为(1-α)%的加速因子区间； 步骤六:考虑分散性的柱塞泵整体加速因子区间的计算:在步骤五的基础上，对每次MATLAB程序抽取的主机理对应的各薄弱环节单元的加速因子值通过取小原则得到的加速因子最小值作为柱塞泵整体加速因子值，然后通过η次抽取以及η次取小，得到柱塞泵整体的η个加速因子值，通过分布曲线拟合得出加速因子分布，然后通过加速因子分布确定柱塞泵整体置信度为(1-α)%的加速因子区间。
2.根据权利要求1所述的一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，其特征在于:在步骤一中所述的“主机理”是指对产品寿命起关键作用的耗损型失效机理。
3.根据权利要求1所述的一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，其特征在于:在步骤一中所述的“综合确定产品的薄弱环节单元及其对应的主机理”是以严酷度大和发生频度高的故障模式对应的机理作为产品的主机理，主机理对应的最低约定层次单元为产品的薄弱环节单元。
4.根据权利要求1所述的一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，其特征在于:在步骤二中所述的“确定得到相应的加速因子模型”是来源于发明人自己建立的寿命模型库，也能通过查找相关书籍文献，获取敏感载荷、主机理和加速因子之间关系的加速因子模型。
5.根据权利要求1所述的一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，其特征在于:在步骤三中所述的“一一对应关系确定”是指将敏感载荷、薄弱环节单元、主机理以及加速因子模型进行匹配，防止在后续计算中出现四者之间运用紊乱的现象。
6.根据权利要求1所述的一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，其特征在于:在步骤四中“确定性加速因子值的计算”是指根据柱塞泵常规试验每阶段的载荷谱通过加速因子模型计算得出的值与根据柱塞泵加速试验每阶段的载荷谱通过加速因子模型计算得出的值之比。
7.根据权利要求1所述的一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，其特征在于:在步骤五中所述的“分散性”是指将实际加速因子模型参数值进行离散化处理后得到的包含实际参数值的一个分布区间。
8.根据权利要求1所述的一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，其特征在于:在步骤五中所述的“参数进行离散化处理”是指对一个给定的参数值，赋予它一个离散系数形成包含此参数值的一个参数域。
9.根据权利要求1所述的一种基于寿命模型分散性的柱塞泵加速因子区间计算方法，其特征在于:在步骤六中所述的“取小原则”是指根据加速因子取小原则确定加速因子:利用加速因子模型计算每个薄弱环节单元的加速因子，以最小的加速因子作为产品的加速因子。
【文档编号】G06F19/00GK104200091SQ201410429354
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】陈云霞, 陈志军, 井海龙, 康锐 申请人:北京航空航天大学