Оценивать прочность

5. О статистических методах обработки результатов испытаний. Результаты испытания на надежность при достаточном числе данных обрабатываются методами математической статистики. Характеристики надежности изделия получают по полной выборке — если известна наработка (срок службы) до отказа для всех испытываемых изделий (все реализации являются полными), или по сокращенной выборке (когда имеются полные и условные реализации). При этом в зависимости от поставленной задачи (например, надо или нет оценивать надежность изделия при значениях ресурса, больших, чем установленное ТУ), от объема и качества статистических данных, полученных при испытании, могут применяться различные варианты статистической обработки результатов. Если нет необходимости (или возможности) в определении вида закона распределения сроков службы (наработки) до отказа, то оценивается вероятность безотказной работы изделия для фиксированного значения t = Т, т. е. точечная оценка (см. выше). Если из построения модели отказа известен вид функции распределения f (t), то по результатам испытания определяются параметры этой функции. При неизвестном законе распределения на основании опытных данных строят гистограмму или полигон распределения и высказывается гипотеза о применимости того или иного закона распределения. Для подбора теоретического распределения, достаточно близко подходящего к полученному эмпирическому, часто применяют метод наименьших квадратов и метод максимума правдоподобия [183]. В инженерной практике также широко применяются графические методы выявления закона распределения с применением «вероятностной бумаги», на которой нанесена специальная сетка для наиболее распространенных законов распределения [186].

свойств и условий эксплуатации. Часто поврежденность узлов оборудования оценивают параметром потока отказов, который позволяет интегрально оценивать надежность работы энергооборудования, а также эффективность и достаточность мероприятий, направленных на повышение надежности. Применение этого параметра позволяет давать как интегральную, так и дифференциальную оценку проводимых мероприятий.

Вопросы нормирования надежности оборудования (аппаратуры) -элементов системы - рассмотрим более подробно [95]. Очевидно, что повышение надежности оборудования при прочих равных условиях связано с повышением его стоимости, и, следовательно, теоретически можно установить некоторое оптимальное значение надежности различных видов оборудования, имея в виду его использование в системе. Практически определение таких оптимальных (или, лучше сказать, рациональных) значений ПН связано с огромными трудностями. Эти трудности определяются не только разнообразными и •в значительной степени заранее не известными условиями последующего использования оборудования в системе, но и необходимостью уметь оценивать надежность оборудования на стадии его проектирования и изготовления (уметь в том числе экспериментально подтвер-

Критериями надежности могут быть, наконец, различные отношения действительной (действительная надежность элементов) и идеальной (надежность элементов, работающих в идеальных условиях) характеристик качества работы аппаратуры. Эти и указанные выше количественные характеристики надежности дают представление о надежности всей совокупности аппаратуры какого-то типа. Они, в силу своих вероятностных свойств, не позволяют оценить (предсказать) надежность данного конкретного образца аппаратуры. Тем не менее указанные критерии и количественные характеристики позволяют сравнивать аппаратуру по надежности, оценивать надежность числом, предвидеть пути повышения надежности, эффективнее эксплуатировать аппаратуру.

Транспортные машины, в частности электровозы, выполняют циклическую работу,' перемежающуюся перерывами по различным причинам, обусловленными эксплуатацией. Поэтому оценивать надежность работы электровоза за 'время работы на линии удобно коэффициентом интервальной го-, товности. Он представляет собой вероятность того, что элек-тровоз, находясь в режиме ожидания (нормальный или облегченный режим) и начав в произвольный момент времени выполнение задачи, проработает безотказно в течение требуемого интервала времени. Если вероятность безотказной работы не зависит от момента начала работы, коэффициент интервальной готовности *

При оценке начальных параметров машины часто расчеты не дают достаточно достоверных данных. В этом случае, а также для проверки точности полученных расчетов необходимо проводить испытание опытных образцов новых машин. Разработка таких методов испытания машин по параметрам качества и надежности, которые давали бы объективную оценку их характеристик и позволяли бы численно оценивать надежность, является самостоятельной весьма актуальной проблемой.

Ускоренными методами называют методы испытаний, которые позволяют определять или оценивать надежность изделий машиностроения в более короткие сроки, чем при эксплуатационных режимах.

В результате исследования получены теоретические зависимости для определения послеударных скоростей, а также импульсов сил и ускорений, действующих в момент удара. Проведенные эксперименты подтвердили правильность теоретических выкладок. Полученная методика расчета динамических коэффициентов дает возможность при создании высокопроизводительных АРЛ правильно оценивать надежность и работоспособность транспортных механизмов и для каждого конкретного случая выбирать их оптимальные варианты.

Асинхронный электродвигатель (АЭД) является наиболее распространенным видом привода механических систем. Около половины всей электрической энергии, вырабатываемой в стране, расходуется асинхронными двигателями. В то же время надежность этих машин еще далека от оптимального уровня. Достаточно сказать, что в СССР в течение года подвергается капитальному ремонту около 20% установленных АЭД [1]. Появилась необходимость разработки методов ускоренных испытаний АЭД, позволяющих оценивать надежность еще на стадии проектирования. Если в отношении двигателей мощностью до 100 кВт такие методы разработаны достаточно полно [2, 3], то для двигателей мощностью свыше 100 кВт их пока нет. Распространение имеющихся методик на крупные машины не представляется возможным ввиду высокой стоимости обеспечения требуемой выборки (15—20 машин).

Такой сравнительный подход целесообразен и при расчетах и испытаниях, когда приходится оценивать надежность изделия при недостаточно точно определенном режиме нагрузки.

Назрела необходимость разработать новый, отличный от эксплуатационно-статистического метод оценки надежности энергооборудования. Такой метод расчета может быть основан на изучении физико-технических свойств исходных материалов, возможных режимов и условий работы проектируемого оборудования и его элементов. Этот метод позволил бы количественно оценивать надежность нового оборудования, наиболее полно учитывать фактор надежности в технико-экономических расчетах оптимальных параметров и профиля оборудования.

В действительности же этот способ оказывается нереальным, так как при каждой новой комбинации главных напряжений пришлось бы снова производить эксперимент и опытным, путем получать каждый раз свои значения главных предельных напряжений. На практике встречается такое большое количество различных сочетаний главных напряжений, что. для всех применяемых конструкционных материалов создать каждое из них в лабораторных условиях оказывается неосуществимым не только из технических, но и экономических соображений. Поэтому возникает необходимость оценивать прочность в сложном напряженном состоянии, основываясь на результатах испытаний материалов на одноосное растяжение. Это становится возможным при использовании так называемых гипотез прочности — научных предположений о причинах перехода материалов в опасное состояние.

Таким способом можно оценивать прочность сцепления стали с титаном при частоте 2,5—10 МГц в пределах О—2,5 МПа, а при частоте 2,5 МГц — в пределах 0—1,0 МПа.

Для создания прибора, позволяющего оценивать прочность сцепления неэлектропроводных защитных покрытий с металлом в физических единицах усилия, вызывающего отрыв покрытия на единицу площади разрушения (учитывая, однако, приведенные выше ограничения и недостатки этого способа), необходимо конструктивно объединить оба описанных прибора.

Рассматривая перспективы развития аппаратурного обеспечения комплекса методик, можно ожидать реальных достижений при решении следующих проблем: широкого внедрения в практику исследований прогрессивных методов расчета, позволяющих достоверно оценивать прочность, надежность и долговечность изделий с покрытиями, в том числе на основе численных методов решения задач с использованием ЭВМ и типовых программ к ним; значительного увеличения автоматизированных средств испытаний, регистрации измерений и обработки информации; применения высокопроизводительного и мощного испытательного оборудования, которое позволит максимально приблизить условия проведения испытаний к реальным эксплуатационным условиям [18]. Развитие теоретических представлений и накопленный к настоящему времени экспериментальный материал об особенностях испытаний покрытий (см. рис. 2.1) подтверждают вывод о том, что несопоставимость результатов, полу-

с возникающей в процессе испытания неоднородностью распределения напряжений на поверхности раздела, делает любую количественную оценку прочности поверхности раздела при существующем уровне знаний ненадежной. Даже для образцов одинаковой геометрии остаточные напряжения и напряжения, введенные механической деформацией, будут меняться при переходе от одной композитной системы к другой в силу различия их механических и термических характеристик. Представляется, что известные способы экспериментального определения позволяют оценивать прочность поверхности раздела лишь чисто качественно.

По графикам рис. 4-16 можно оценивать прочность деталей из алюминиевых сплавов и определять, будет ли после закалки и соответственного старения обеспечена

направлениях и путем определения прочности материала по полученным корреляционным уравнениям оценивать прочность изделия в целом.

шения позволяют правильно оценивать прочность изделий из ста-

подобным концентраторам. Она позволя^оценивать прочность

ГОСТ рекомендует оценивать прочность наиболее

Метод, использующий нелинейные свойства материала, позволяет оценивать прочность бетонов высоких марок (М500 - М800), что на основе корреляции прочность - скорость УЗК обычно невозможно.