基于性能退化数据的金属橡胶隔振器寿命及可靠性分析

发布时间：2017-09-03 04:16

  本文关键词：基于性能退化数据的金属橡胶隔振器寿命及可靠性分析

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【摘要】：金属橡胶材料是一种非线性的阻尼材料,以金属橡胶为材料的隔振器具有阻尼性能好、环境适应性强、不易老化、可调节刚度等特点,目前已经得到了广泛的应用。目前国内外对金属橡胶力学性能的研究已经比较成熟,然而随着应用领域的不断扩大,对金属橡胶的寿命以及可靠性的要求也越来越高。本课题以管道支承用金属橡胶隔振器为研究对象,开展随机振动条件下的基于性能退化数据的金属橡胶隔振器的寿命预测及可靠性分析。目的是研究金属橡胶元件参数以及工作应力对金属橡胶隔振器隔振性能以及寿命的影响,并且以性能退化数据为基础建立金属橡胶隔振器的可靠性模型。本课题在静态实验的基础上,研究了金属橡胶隔振器的静力学特性,确定了金属橡胶隔振器的寿命影响因素。通过理论及有限元仿真得到了金属橡胶元件弯曲状态下的应力分布。分析了元件参数对金属橡胶的迟滞特性、阻尼特性以及刚度特性的影响,给出了不同参数金属橡胶元件能量耗散系数、静应力以及刚度的计算公式。在动态实验的基础上,研究了金属橡胶隔振器的动力学特性。通过建立金属橡胶隔振器的等效动力学模型分析了正弦激励和随机振动下的输出响应。通过动态特性实验分析了金属橡胶隔振器在正弦激励以及随机振动下的隔振性能,并探究元件参数对隔振性能的影响。通过疲劳寿命实验得到了各参数元件在不同应力下的性能退化数据。根据疲劳寿命实验得到的实验数据,建立了一种基于性能退化数据的寿命预测模型,提出局部退化序列的概念,利用贝叶斯相关理论得到各参数元件在不同应力下的全局寿命预测。在此基础上得到基于单因素以及多因素耦合的寿命拟合公式。在疲劳寿命实验的基础上,提出了基于退化轨迹的可靠性评估方法,通过算例分析得到某样品元件的可靠度曲线;提出了基于性能退化量的可靠性评估方法,并将可靠度评估结果与基于退化轨迹的评估方法进行对比;提出基于多性能参数的可靠度评估方法,即在可靠性分析中考虑不同性能参数之间的相关性。
【关键词】：金属橡胶隔振器 随机振动 性能退化数据 寿命预测 可靠性分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB535.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状与分析11-15
• 1.2.1 金属橡胶技术国外研究现状11-12
• 1.2.2 金属橡胶技术国内研究现状12-13
• 1.2.3 基于性能退化的可靠性理论研究现状13-15
• 1.2.4 国内外文献综述的分析15
• 1.3 课题的主要研究内容15-17
• 第2章 金属橡胶隔振器静力学特性研究17-35
• 2.1 引言17
• 2.2 实验件及静态实验系统17-19
• 2.3 弯曲应力分析19-22
• 2.3.1 弯曲应力的理论分析19-20
• 2.3.2 弯曲应力的有限元仿真分析20-22
• 2.4 静态特性实验研究22-34
• 2.4.1 等效接触面积的计算23
• 2.4.2 金属橡胶隔振器的迟滞回线23-26
• 2.4.3 金属橡胶隔振器阻尼特性分析26-30
• 2.4.4 金属橡胶隔振器的刚度特性分析30-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 金属橡胶隔振器动力学特性研究35-53
• 3.1 引言35
• 3.2 金属橡胶隔振器的等效动力学模型35-39
• 3.2.1 谐波激励下的振动分析36-38
• 3.2.2 随机振动下均方根加速度响应分析38-39
• 3.3 动态实验下金属橡胶隔振器隔振性能分析39-45
• 3.3.1 动态实验装置与实验参数的确定39-40
• 3.3.2 正弦激励下金属橡胶隔振器隔振性能分析40-43
• 3.3.3 随机振动下金属橡胶隔振器隔振性能分析43-45
• 3.4 加速疲劳寿命实验下性能退化数据分析45-52
• 3.4.1 疲劳寿命实验的基本假设45-46
• 3.4.2 疲劳寿命实验的实验过程46-48
• 3.4.3 金属橡胶隔振器的性能退化数据分析48-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 金属橡胶隔振器的寿命预测模型53-68
• 4.1 引言53
• 4.2 性能退化数据的数学模型53-62
• 4.2.1 性能退化数据的建模思路53-54
• 4.2.2 性能退化数据的退化序列研究54-56
• 4.2.3 基于性能退化数据的寿命预测56-59
• 4.2.4 算例分析59-62
• 4.3 金属橡胶隔振器的寿命预测公式62-67
• 4.3.1 疲劳寿命实验结果62-63
• 4.3.2 寿命预测公式的建立63-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第5章 金属橡胶隔振器隔振性能的可靠性分析68-84
• 5.1 引言68
• 5.2 基于退化轨迹的可靠性模型68-73
• 5.2.1 基于退化轨迹的可靠性分析过程68-69
• 5.2.2 性能退化数据的退化模型69-70
• 5.2.3 失效寿命的可靠性评估70
• 5.2.4 算例分析70-73
• 5.3 基于性能退化量的可靠性模型73-77
• 5.3.1 基于性能退化量的可靠性分析过程73-74
• 5.3.2 算例分析74-77
• 5.4 基于多性能参数退化数据的可靠性分析77-82
• 5.4.1 多性能参数退化数据的可靠性建模过程77-79
• 5.4.2 算例分析79-82
• 5.5 本章小结82-84
• 结论84-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果90-92
• 致谢92

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本文编号：782804