平线，在纵坐标上得出点，则由于孔蚀而导致穿透实机的概率为.同理，可以推算出实机的最小破断时间。腐蚀可靠性设计分析此外，最大孔蚀深度达到板厚时的寿命为.式中最大孔蚀深度系数，通常取为已使用过的时间。因此，残余寿命为.应注意，按式.和式.求得的残余寿命是粗略的。腐蚀可靠性设计分析举例例.石油储罐底板碳素钢制，板厚已使用年，其中央部的面积为，底板外面产生了从土壤开始的许多孔蚀。在底板中央部任意选择个的测定区域，每个区域测定个孔蚀深度，并按顺序排列出孔蚀深度的数据，如表.所示。试求整个石油储罐底板的最大孔蚀深度底板孔蚀到穿透的概率底板的残余寿命。腐蚀可靠性设计分析举例解对于表.中的石油储罐的最大孔蚀深度数据，按由大到小的顺序重新排列，用法可以计算出和，从而求出尺度参数和位置参数，并列于。表.中的和值，可在系数表中查出。对于本例，因，，所有可得和值见。因为最大孔蚀深度的分布服从极值分布，其累积分布函数为表.表.腐蚀可靠性设计分析举例因为最大孔蚀深度的分布服从极值分布，其累积分布函数为因测定区域的不重要的零件和设备，它们要求低可靠度，因为其失效只引起可以忽略不计的后果。对于所有零件使用传统的设计方法进行设计。积为.，而储罐底板的总面积为，所以，如果把再现时间作为.，则可推算出底板中央部整个区域的最大孔蚀深度。由式.可得.由式.可得最大孔蚀深度为ˆˆ因底板的厚度为，所以可判定底板上的点蚀没有穿透。腐蚀可靠性设计分析举例应用极值分布概率纸，如所示，实践表示在小面积的测定区域上的最大孔蚀深度分布，而点划线表示在底板中央部整个区域的最大孔蚀深度分布。因此，可以通过读取在点划线上相应于特定坐标的值得出与相应的值为.，进而可推算出孔蚀穿透的概率为.。图.腐蚀可靠性设计分析举例由式.，可得最大孔蚀深度达到板厚时的寿命为.年所以，底板的残余寿命为年.小结经过这两章机械零件可靠性设计介绍，我们了解了机械零件的主要设计方法对机械零件静强度可靠性疲劳可靠性磨损可靠性腐蚀可靠性设计有了定的了解静强度可靠性设计中，没有时间因素寿命，相当于是零件初始可靠性设计进行机械产品寿命预计时，必须从疲劳磨损腐蚀等方面进行可靠性设计在机械可靠设计时，应当注意，并不是所有的产品都使用同样的可靠性指标，也不是所有的机械零部件都要求很高的可靠度。因此，应当根据不同的情况提出不同的可靠性要求。表.所列为可靠度的荐用值，在缺乏经验和资料时，可以作为参考。均匀腐蚀与局部腐蚀图示表.石油化学工厂设备的腐蚀损伤例局部腐蚀的侵蚀深度使用时间图.在局部腐蚀下材料的寿命表.极值分布的种型式表.最大孔蚀深度的极值统计处理图.最大孔蚀深度的极值分布图.推算出的实际最大孔蚀深度表.石油储罐底板中央部孔蚀深度数据表.用极值分布对石油储罐底板最大孔蚀深度数据分析表.系数中的和值图.石油储罐底板最大孔蚀深度的推算表.荐用的可靠度值类别情况设计要求可靠度极度重要的零件和设备,失效造成人身伤亡或来巨大经济损失。全面贯彻可靠性设计，考虑关键零件的所有失效模式.大于.比较重要的零件和设备,失效不会严重停工。重要零件可靠性设计，考虑带来严重后果的失效模式。般重要的零件和设备，失效可修复，或只引起可接受的停工后果。最重要的零件的最危险的失效模式进行可靠性设计。比较不重要的零件和设备，失效不会导致任务的失败。大多数零件使用传统设计方法，失效会导致严重后果的零件，进行可靠性设计。.,，于是可求得的分散特性均值标准差疲劳可靠性设计分析举例根据的关系，可求得的分散特性,。在该载荷情况下的复合疲劳强度由此求出其分散特性为均值标准差疲劳可靠性设计分析举例.应用干涉理论的可靠性系数把可靠度设计到结构尺寸中。当假设应力和强度均为正态分布时，可根据从标准正态分布表中得到相应的可靠性指标，将其代入连接方程，有上式只有个未知数，由此可求出转轴直径的均值。根据轴承加工精度要求确定的变异系数可进步确定轴径的公差。若应力和强度非正态分布，不能通过连接方程将设计尺寸写成显式求解，此时可给出轴径的初步设计值，然后根据二阶矩法计算可靠度。若不满足的要求，则需调整参数并反复计算，直到满足条件为止。疲劳可靠性分析设计方法对构件进行安全寿命估计的基本步骤分析结构的疲劳应力谱利用干涉理论，计算出定可靠度要求下，给定应力水平的疲劳强度采用模拟试验测定构件的疲劳性能曲线按照累积损伤理论估计构件的安全寿命。.磨损可靠性设计分析在组成摩擦副的两个对偶件之间，由于接触和相对运动而造成其表面材料不断损失的过程称为磨损。例如机械轴承传动机构的磨损。磨损是机械产品的主要失效模式之，其失效占很大比例。磨损的概率计算是在常规磨损计算的基础之上，考虑参数的分散特性进行的，其可靠度计算的基本原理同样是干涉理论。磨损量磨损速度时间关系磨合期稳定磨损期剧烈磨损期耐磨寿命磨损量磨损速度与时间的关系允许磨损量稳定磨损期内磨损速度恒定稳定磨损阶段的磨损速度与载荷摩擦表面正压力摩擦表面相对滑动速度及摩擦表面材料特性和加工处理润滑情况有关。式中因子摩擦表面正压力，.，般情况下可取速度因子，考虑相对运动速度影响摩擦副特性与工作条件影响系数，摩擦副与工作条件给定时，为定值。磨损速度和磨损量的分散特性当摩擦副载荷与相对运动速度看成相互独立的随机变量，则摩损速度的分布特性参数如下式中摩擦副摩擦表面正压力相对滑动速度及磨损速度的均值摩擦副摩擦表面正压力相对滑动速度及磨损速度的标准差当给定摩擦副工作寿命后，当和已知时，稳定磨损量的均值和标准差可由下式计算式中稳定磨损阶段磨损量的均值与标准差。若考虑磨合段磨损量的分布，则总磨损量的分布参数如下损伤的统计，从中可以看出局部腐蚀所占的比例最大。腐蚀可靠性设计分析如图.所示，在表面发生的许多局部腐蚀中，侵蚀最深直到贯穿材料厚度的时间就是寿命。局部腐蚀的寿命问题属于极值问题，因为人们关心的是局部腐蚀深度的最大值和发生裂纹时间的最小值。如所示，在局部腐蚀下材料的寿命为.式中潜伏期，即从开始使用到局部腐蚀开始的时间进展时间，即从局部腐蚀开始到贯穿材料厚度的时间。图.腐蚀可靠性设计分析局部腐蚀概率分布的确定局部腐蚀的概率性质很早以前是由指出的。直到年代，研究铝合金的孔蚀的和研究土中埋设管道的孔蚀的证明了在实践环境中材料的最大孔蚀深度分布符合分布极限分布的第Ⅰ型。此后，在此基础上，对腐蚀的可靠性研究和分析包括根据对小面积的测定区域内的最大孔蚀深度或最小破断时间其分布服从极限分布来推算大面积的整个区域内的最大孔蚀深度或最小破断时间孔蚀穿透的概率计算设备的残余寿命。腐蚀可靠性设计分析极值分布的应用极值分布可以分为种型式，如表.所示。其中最常用的是第Ⅰ型的最大值和第Ⅲ型即韦布尔分布。腐蚀可靠性设计分析在由选择的小面积测定区域内测得腐蚀数据之后，通过极值分布概率纸来求解上述问题的步骤如下．用最小方差线性无偏估计法，缩写为估计尺度参数ˆ和位置参数ˆ。对概率分布进行参数估计，除采用概率纸方法外，还有其它各种方法，例如最佳线性无偏估计瞬时法等。对于腐蚀数据较少的场合，最好采用法。腐蚀可靠性设计分析具体的做法是令测定的区域数或试样数为，测得的腐蚀样本量为，将个测定数据从大到小排列成顺序统计量求平均秩平均顺序数.用系数表查得在不同下的系数和，并计算和计算极值分布第Ⅰ型二重指数分布的分布参数ˆˆ.然后，将上述数据列成表，如表.所示。腐蚀可靠性设计分析．计算再现周期和最大孔蚀深度。再现周期或再现时间的含意是，为了获得找出所预测的随机变量大于或等于实数值所需要的平均观测时间或次数，表示为.式中失效概率平均秩观测时间或试验次数的均值。腐蚀可靠性设计分析再现时间也可以定义为.式中研究对象区域的总面积选择的测定区域或试样的面积。最大孔蚀深度为ˆˆ.式中.当时，在极值分布概率纸上作图，求出最大孔蚀深度和孔蚀穿透的概率。是以孔蚀深度为横坐标，平均秩式中,磨合段初始磨损量的均值与方差,总磨损量的均值与方差耐磨可靠度的计算方法由于总磨损量可看成正态随机变量，则耐磨可靠度由下式可求得式中磨合期初始磨损量的均值和标准差稳定磨损期磨损速度的均值和标准差最大允许磨损量给定工作时间。给定耐磨可靠度可靠寿命计算根据连接方程得上式唯的未知数为工作时间，符合工程意义的解就是可靠寿命的值。耐磨可靠寿命例题例已知零件的磨损速度为小时.,.，最大允许磨损量，初始磨损量为.,.。求磨损寿命及可靠度分别为.时的磨损寿命。可靠度可靠性系数寿命小时腐蚀可靠性设计分析定义在高温或环境介质的作用下，金属材料和介质元素的原子发生化学或电化学反应而引起的损伤，称为腐蚀。统计数据根据对机械设备的损伤统计表明，约是材料腐蚀引起的。后果由于金属零件和设备受腐蚀而引起的停工停产产品质量下降地下管道输送的油气水等有用物质的渗漏环境污染，甚至火灾爆炸等重大事故，其损失远比金属材料本身的价值要大得多。措施除了采取必要的防腐蚀措施之外，必须预测机械设备的最大腐蚀深度和受腐蚀零件的最小寿命，以防止重大事故的发生。腐蚀可靠性设计分析均匀腐蚀和局部腐蚀在石油化学工厂内和有腐蚀性介质的地区，设备的腐蚀常常是主要的失效模式。腐蚀现象大致上可以分为均匀腐蚀图.和局部腐蚀图.。对于均匀腐蚀来说，由于腐蚀引起均匀的厚度减小，直到不能确保设备材料的容许厚度为止的时间就是寿命。在预测寿命时，只需了解腐蚀速度的平均值即可。腐蚀可靠性设计分析均匀腐蚀对于均匀腐蚀，腐蚀引起厚度均匀减小，直到不能保持材料的允许厚度为止的时刻，就是腐蚀寿命。均匀腐蚀的概率计算与磨损概率计算的方法相同，相对较简单。均匀腐蚀举例例火箭发动机喷管裙部采用玻璃钢结构，其内壁防热层在高温燃气中以近似均匀的烧蚀速度炭化。最