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车辆零部件的动态可靠性稳健优化设计
| 论文题名： | 车辆零部件的动态可靠性稳健优化设计 |
| 关键词： | 汽车零部件;动态可靠性;灵敏度分析;稳健优化设计 |
| 摘要： | 汽车产品的可靠性取决于零部件的可靠性，因此加强零部件可靠性的研究对于全面提高中国自主品牌汽车的产品质量有着非常重要的作用。事实上，由于零部件自身材料性能和所处工作环境等因素的影响，其可靠度不是一直不变的，而是随着时间的增加而逐渐减小。因此本文提出了一种车辆零部件的动态可靠性建模方法，并对其进行了灵敏度分析和稳健优化设计，具体内容如下: (1)针对随机载荷和强度退化所引起的零部件动态可靠性问题，将载荷和强度同时考虑成随机过程，利用顺序统计理论得出最大等效载荷，利用Gamma过程来描述零部件的强度退化过程，并对零部件进行动态可靠性建模。在此基础上，运用随机摄动理论和四阶矩技术给出了零部件的动态可靠性灵敏度的求解公式，得出了零部件可靠度和各参数灵敏度随时间变化的动态曲线，分析了各随机变量的改变对零部件可靠性的影响程度，并用Monte Carlo方法进行了验证。 (2)考虑多失效模式下的零部件可靠性问题，利用Copula理论分析零部件各个失效模式之间的相关性，并对此建立动态可靠性模型。本文以齿轮为例，分析了齿轮两种主要失效模式相关情况下的可靠性问题，给出了可靠度随时间变化的动态曲线，并与两种失效模式独立情况下的齿轮可靠度曲线进行了对比，在此基础上，对失效模式相关情况下的齿轮可靠度进行了灵敏度分析。 (3)本文将可靠性理论和稳健优化理论相结合，将零部件的可靠度和可靠性灵敏度考虑成稳健优化的目标函数或约束条件，提出了三种可靠性稳健优化的设计方案，给出了零部件在三种优化方案下的可靠度和灵敏度曲线，并对三种优化方案的优劣性进行了对比，用Monte Carlo方法验证了最优方案的正确性，给出了零部件在最优方案下的设计变量的最优尺寸随时间变化的动态曲线，通过该曲线可以迅速准确的找到零部件在任意时刻的最优尺寸。 (4)本文以MATLAB软件为开发平台，通过图形界面GUI设计开发了车辆零部件的动态可靠性稳健优化设计软件。用户只需按照界面的提示输入相关参数，然后点击运行按钮后即可得到计算结果。该计算软件的开发简化了操作步骤，大大提高了计算效率。 |
| 作者： | 郭丙帅 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨周 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2018 |
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