机械零部件损伤机理模型与可靠性技术

本书针对装备中机械类产品失效频发的问题，以支持机械类产品可靠性定量化设计分析为核心目标，给出基于机械零部件主要失效模式物理表征模型的可靠性实施途径，并提供了多种机械零部件和机械系统失效的可靠性工程应用实例，内容涵盖了可靠性分析、设计和试验。全书对装备中典型机械零部件的失效机理进行了详细剖析，并通过具体案例对其进行了可靠性工程设计分析和优化分析等。

喻天翔，西北工业大学航空学院副教授，主要研究方向为飞行器结构机构可靠性分析、设计与试验、结构机构可靠性及健康监控技术、人机系统可靠性和安全性分析等。主持国家民机十一五专项子项目1项，主持空军十一五预研项目1项，参与国家自然基金1项。作为主要完成人负责国家级重点型号项目3项，参与重点型号项目2项。发表第一作者学术论文15篇，其中EI收录5篇，SCI收录1篇，ISTP收录4篇。

第1章 引言1.1 机械产品零部件常见失效模式1.2 机械产品零部件失效机理介绍第2章 复杂因素耦合下机械零部件失效分析2.1 机械系统零部件失效特点2.1.1 机械系统失效的耦合特性分析2.1.2 机械系统失效随时间演化特性分析2.2 考虑损伤的机械系统可靠性评估体系2.3 机械系统可靠性评估关键技术研究2.3.1 机械系统损伤部位及损伤类型确定方法2.3.2 机械系统主要失效模式确定及失效表征方法研究2.3.3 机械系统失效模式主要影响因素第3章 花键疲劳可靠性分析3.1 概述3.1.1 研究背景及意义3.1.2 国内外研究现状3.2 考虑间隙不确定性的花键载荷分配模型与计算方法3.2.1 花键间隙计算方法3.2.2 花键啮合齿数计算方法3.2.3 花键齿名义切向力计算3.3 考虑间隙不确定性的花键疲劳失效分析3.3.1花键齿根应力计算分析3.3.2花键疲劳寿命计算分析3.4 案例分析3.4.1 渐开线花键载荷谱及其主要参数3.4.2 花键齿根弯曲应力计算方法3.4.3 材料的S-N曲线及其修正3.4.4 花键的S-N曲线3.4.5 平均应力修正3.4.6 花键疲劳寿命计算结果3.5 结论参考文献第4章 花键磨损可靠性分析方法研究4.1 概述4.1.1 研究背景及意义4.1.2 国内外研究现状4.2 花键磨损模型及磨损计算流程4.2.1 磨损定义及其分类4.2.2 花键磨损基础模型及计算流程4.3 考虑平行不对中花键间隙计算方法4.4 平行不对中花键相对滑移速度计算方法4.5 平行不对中花键接触应力计算方法4.6 平行不对中花键磨损深度计算方法4.7 案例分析4.7.1 平行不对中影响下的相对滑移速度分析4.7.2 平行不对中影响下的接触面积分析4.7.3 加工误差与平行不对中影响下的磨损深度分析4.7.4 磨损影响因素分析4.8 小结参考文献第5章 缝翼机构齿轮齿条耐久性评价方法5.1 概述5.1.1 研究背景及意义5.1.2 国内外研究现状5.2 缝翼齿轮齿条机构失效模式分析5.2.1 缝翼齿轮齿条运动机构形式特点分析5.2.2 缝翼齿轮齿条主要失效模式5.2.3 齿轮疲劳寿命计算方法5.3 缝翼系统多体动力学模型5.3.1 缝翼收放系统多体模型5.3.2 缝翼翼面有限元模型5.3.3 翼面气动载荷等效合力计算5.3.4 缝翼气动载荷工况选取5.3.5 缝翼翼面气动载荷加载5.3.6 仿真结果分析5.4 缝翼齿轮齿条疲劳寿命分析5.4.1 齿轮齿条有限元模型5.4.2 齿轮齿条接触分析结果5.4.3 齿轮齿条疲劳寿命计算5.5 总结参考文献第6章 载荷机构关键件可靠性评价方法6.1概述6.1.1 研究背景及意义6.1.2 国内外研究现状6.2 载荷机构失效机理分析6.2.1 基于失效机理的机构可靠性分析方法及流程6.2.2 载荷机构功能原理介绍及失效机理分析6.3 考虑运动副磨损的载荷机构运动可靠性分析6.3.1 考虑运动副磨损的曲柄摇杆机构运动可靠性分析6.3.2 考虑运动副磨损的凸轮机构运动可靠性分析6.3.3 考虑运动副磨损的载荷机构运动可靠性定量分析6.3.4 考虑运动副磨损的载荷机构可靠性仿真分析6.4 组合弹簧的疲劳可靠性定量分析6.4.1基于解析算法的弹簧疲劳寿命预测6.4.2 基于仿真的弹簧疲劳寿命预测6.4.3 基于疲劳寿命的弹簧可靠性定量分析6.5 本章小结参考文献第7章 阀门密封件可靠性评价方法7.1概述7.1.1 研究背景及意义7.1.2 国内外研究现状7.2端面密封结构失效机理分析7.2.1 端面密封结构功能分析7.2.2 端面密封结构失效分析7.3 端面密封结构关键零部件退化规律研究7.3.1 关键零部件退化机理7.3.2 弹簧退化模型7.3.3 弹簧应力松弛试验7.4 端面密封结构仿真分析7.4.1 端面密封结构力学模型7.4.2 仿真结果分析7.5 端面密封结构可靠性分析7.5.1 密封影响因素随机性分析7.5.2 密封可靠性分析7.5.3 密封可靠性分析结果参考文献第8章 传动机构中齿轮接触疲劳损伤分析8.1 概述8.1.1 研究背景及意义8.1.2 国内外研究现状8.2 齿轮接触应力数值计算方法8.2.1 直齿圆柱齿轮啮合状态分析8.2.2 直齿圆柱齿轮传动力学模型8.2.3 轮齿受力及变形分析8.3 齿轮受力计算及参数影响分析8.3.1 轮齿受力计算实例8.3.2 齿轮受力影响因素分析8.4 齿轮接触应力有限元计算8.4.1 直齿圆柱齿轮有限元建模8.4.2 直齿圆柱齿轮接触应力计算结果8.4.3 有限元与理论计算结果对比分析8.5 齿轮接触疲劳寿命计算8.5.1 接触疲劳裂纹萌生寿命预测方法8.5.2 接触疲劳裂纹扩展寿命预测方法8.5.3 载荷谱和应力谱的绘制8.5.4 齿轮接触疲劳寿命计算8.6 小结参考文献第9章 襟翼机构滑轮接触疲劳损伤分析9.1 概述9.1.1 研究背景及意义9.1.2国内外研究现状9.2 滑轮滑轨收放机构疲劳失效模式分析9.2.1襟翼滑轮滑轨收放机构运动原理分析9.2.2 襟翼运动机构主要失效模式分析9.2.3 襟翼滑轮滑轨收放机构试验故障描述9.3 滑轮滑轨接触疲劳寿命分析方法9.3.1 疲劳分析的基本流程9.3.2 滑轮滑轨机构疲劳载荷谱编制方法9.3.3 滑轮滑轨滚动接触疲劳分析基本方法9.3.4 疲劳寿命的统计特性9.4 滑轮滑轨收放机构多体动力学建模与仿真参数确定9.4.1 滑轮滑轨收放机构的多体动力学建模9.4.2 仿真分析参数的确定9.4.3襟翼收放模型的驱动载荷仿真9.4.4滑轮滑轨收放机构多体动力学仿真结果分析9.4.5 滑轮滑轨机构的刚柔耦合模型9.4.6 滑轮滑轨机构有限元仿真试验结果分析9.5 滑轮接触疲劳载荷谱分析9.5.1 雨流计数法的程序实现9.5.2 滑轮应力载荷谱的编制9.5.3滑轮应力载荷谱的等寿命变换9.6基于线性疲劳累积损伤的滑轮疲劳寿命可靠性分析9.6.1滑轮材料的p-S-N曲线9.6.2 基于Miner线性准则的滑轮疲劳寿命可靠性分析9.6.3滑轮的疲劳寿命可靠性分析结果参考文献第10章 运动机构铰链磨损及可靠性评估方法10.1概述10.1.1研究背景及意义10.1.2国内外研究现状10.2铰链非均匀磨损预测10.2.1含铰链间隙多体动力学方程10.2.2铰链非均匀磨损预测方法10.3非均匀间隙变量的表征10.4基于蒙特卡洛仿真的含非均匀铰链间隙机构运动精度可靠性评估方法10.5基于混合乘法降维的含非均匀铰链间隙机构运动精度可靠性评估方法10.5.1不规则间隙下机构运动输出的分数矩估计10.5.2机构运动输出的概率密度函数重构及运动精度可靠性评估10.6案例研究10.6.1磨损预测方法的验证10.6.2非均匀间隙下曲柄滑块机构的可靠性评估10.7总结参考文献