Прогнозировании поведения

Величина коэффициента а определялась фрактографически как отношение пути, пройденного трещиной на второй стадии развития растрескивания, к толщине трубы. Его значения находились в пределах 0,5-1,0, среднее значение этого коэффициента равнялось 0,7, что соответствовало данным зарубежных исследований. В связи с этим, при прогнозировании надежности определенных участков газопроводов его значение может быть принято равным 0,7.

Величина коэффициента а определялась фрактографически как отношение пути, пройденного трещиной на второй стадии развития рас? рескивания к толщине трубы. Его вначения находились в пределах с.Б...1,0. среднее вначение этого коэффициента равнялось 0.7. что соответствовало данным зарубежных исследований. В связи с этим при прогнозировании надежности определенных участков газопроводов его значение может быть принято равным 0,7.

Наконец, на правильность прогноза решающее влияние оказывает достоверность информации о закономерностях изменения выходных параметров изделия в процессе эксплуатации, т. е. о случайных функциях Xl (t)\ ...; Хп (/). Информация о надежности изделия (понимая под этим оценку упомянутых функций X/ (/). или данные по надежности элементов изделия) может быть получена из разных источников и этот вопрос рассмотрен в гл. 4, п. 5. Прогнозирование может вестись на стадии проектирования (имеются ТУ на изделие, конструктивные данные о машине и ее элементах, известны возможные условия эксплуатации), при наличии опытного образца изделия (можно получить начальные характеристики машины, оценить запас надежности) и при эксплуатации (имеется информация о потере работоспособности изделий при различных условиях эксплуатации). При прогнозировании надежности изделия на стадии проектирования имеется наибольшая неопределеннЪсть (энтропия) в оценке возможных состояний изделия. Однако методический подход к решению этой задачи остается общим.

5. Оценка экстремальных ситуаций. При прогнозировании надежности особое значение приобретает выявление крайней границы области состояний изделия, так как именно она определяет его близость к отказу. Эта граница формируется за Счет реализаций, которые имеют наибольшие значения скорости процесса ух. Хотя вероятность их появления мала (она соответствует вероятности отказа), их роль в оценке надежности изделия является основной. Такие реализации будем называть экстремальными. Они могут быть двух типов: собственно экстремальные, как следствие наиболее неблагоприятного сочетания внешних факторов, но находящихся в допустимых пределах, и аварийные, которые связаны с нарушением условий эксплуатации или проявлением нарушений ТУ при изготовлении изделия.

Как было видно из рассмотренных выше схем, для расчета и прогнозирования показателей надежности необходимо иметь аналитические закономерности процессов старения (см. гл. 2). Законы, полученные на основе рассмотрения физических процессов старения, обладают большей универсальностью. Однако и те закономерности, которые получены эмпирическим путем для более узкого диапазона условии, но представленные в виде аналитических зависимостей, связывающих степень повреждения с параметрами процесса и временем, несут информацию, достаточную для их использования при расчете и прогнозировании надежности изделия.

Полученный закон распределения можно использовать лишь для оценки безотказности изделия за рассматриваемый период времени. Поэтому статистические источники информации о надежности изделий, полученные из сферы эксплуатации, не обладают, как правило, необходимым объемом для их использования при прогнозировании надежности.

1. О прогнозировании надежности сложных систем с учетом их износа. При прогнозировании изменения выходных параметров сложных систем (машин, агрегатов, систем машины), когда потеря ими начальных характеристик происходит в результате износа отдельных сопряжений, необходимо в первую очередь установить функциональную связь между выходными параметрами и степенью износа системы. В данном случае изнашивание—основной медленно протекающий процесс в структурной схеме параметрической надежности машины (гл. 4, п.З). Затем учитывается вероятностная природа аргументов, т. е. величин износа (см. гл. 4, п.4). При этом связь между выходным параметром и величиной износа отдельных пар трения обычно носит неслучайный характер (см. гл. 3, п. 1).

1. Макроприработка—основная причина нелинейности процесса изнашивания. Первый период протекания износа сопряжений машины, как правило, характеризуется его нелинейным изменением во времени. Соответственно нелинейный характер будет иметь и изменение во времени выходного параметра изделия, что необходимо учитывать при расчете и прогнозировании надежности. Такое протекание износа является следствием процесса приработки сопряжений, который вызван изменением начальной шероховатости поверхностей (процесс микроприработки) и увеличением реальной площади контакта сопряженных поверхностей (процесс макроприработки). С точки зрения микрогеометрии процесс приработки заканчивается установлением оптимального значения шероховатости (см. рис. 74).

5. Прогнозирование надежности с учетом макроприработки. При расчете и прогнозировании надежности машин .необходимо учитывать период макроприработки, который может оказать существенное влияние на оценку надежности. На рис. 127 показана схема потери изделием работоспособности по параметру X, за-'висящему от износа X = kU при наличии и отсутствии периода макроприработки. Отсутствие периода макроприработки достигается сведением к минимуму допусков на точность изготовления и монтажа и введением обкатки в технологический процесс изготовления изделия. Период макроприработки может также просто не учитываться при расчете.

Необходимо трансформировать общие решения для отдельных категорий машин, учитывая их специфику. Надо активнее использовать достижения физики отказов и стимулировать получение таких зависимостей, которые могут быть основой при построении моделей отказов. Следует шире использовать возможности ЭВМ при прогнозировании надежности. Разработки, связанные с созданием комплексных программ обеспечения надежности, технологическим аспектом надежности, испытанием на надежность, и другие требуют своего развития и совершенствования.

3. Прогнозирование надежности сложных систем. Это направление является ключевым для решения основных задач, связанных с оценкой надежности на стадии проектирования и наличия опытного образца машины. Для различных категорий машин необходимо дальнейшее развитие и воплощение идей о прогнозировании надежности на основе моделей отказов, которые базируются на закономерностях процессов повреждения (физики отказов) с учетом их вероятностной природы. Перспективным является использование методов статистического моделирования, когда учитываются вероятностные характеристики режимов и условий работы машины, внешних воздействий* и протекающих процессов старения. Особенно актуальны еще недостаточно разработанные методы прогнозирования надежности с учетом процессов изнашивания, которые являются основной причиной отказов многих машин. Особую проблему представляет изучение надежности комплексов «машина — автоматическая система управления», так как взаимодействие механических и электронных систем порождает ряд новых аспектов теории надежности.

5. Стандартизация допусков на выходные параметры изделий,, Стандартизация решает многие вопросы, связанные с оценкой и повышением надежности изделий и регламентацией методов их производства, эксплуатации и испытания. Особое место с позиций расчета, прогнозирования и достижения необходимого уровня надежности занимают стандарты, которые регламентируют значения выходных параметров материалов, деталей, узлов и машин и устанавливают классы изделий, отличающиеся по показателям качества. Так, установление классов (степеней) точности (квали-тетов) при изготовлении деталей является регламентацией геометрических параметров изделия, классы шероховатости (ГОСТ 2789—73) разделяют все обработанные поверхности на категории по геометрическим параметрам поверхностного слоя. Стандарты и технические условия на различные марки материалов устанавливают предельные значения или допустимый диапазон изменения их механических характеристик — предела прочности, текучести, усталости, относительного удлинения, твердости и др. Стандарты устанавливают также значения для выходных параметров отдельных деталей сопряжений и механизмов (например, запас прочности конструкций, точность вращения подшипников качения), узлов, систем и машин. Так, например, имеются классы точности для металлорежущих станков, регламентированы тяговые усилия и КПД двигателей, уровень вибраций и температур для ряда машин и т. п. Эти нормативы являются необходимым условием для оценки параметрической надежности изделий и определяют исходные данные при прогнозировании поведения машины в различных условиях эксплуатации.

на и важна при конструировании и прогнозировании поведения материала с единых позиций. Предложенные карты разрушения материалов имеют аналогию с диаграммами состояния материала, что иллюстрируют некоторые из них для титанового сплава IMI685 (рис. 2.11), и соединения MgO (рис. 2.12). На картах показаны следующие виды типичных разрушений различных сплавов:

4. По своему содержанию разработанные формы основного уравнения восстановления носят характер уравнений прогнозирования поведения восстанавливаемого элемента в серии последовательных нагружений. Решению задачи обеспечить возможность прогнозирования ПО элемента в будущем были подчинены математические методы описания СП нагружения и СП старения сопротивляемости. Преобразование СП нагружения и (t) по ПНМ обеспечивает вероятностное описание этого процесса по данным одной имеющей ограниченную длину реализации. Для СП старения использована информация о вероятностных свойствах элементов в начальные моменты эксплуатации. При известном законе старения (параметрах а, Ь, а) этой информации достаточно для определения свойств элемента в любой момет времени эксплуатации. Кроме того, вывод выражений (9.2) или (9.9) основан на прогнозировании поведения восстанавливаемого элемента в серии последовательных нагружений (метод мысленного эксперимента).

Во время облучения оболочки твэлов, являющиеся основным объектом исследования реакторного повреждения, и тонкие слои материала, распухающие при ионном облучении, находятся под напряжением. Следовательно, при прогнозировании поведения материалов в рабочих условиях реактора, в частности поведения материала оболочек твэлов, на основании результатов исследования распухания ненапряженных образцов и имитационных экспериментов необходимо учитывать влияние напряжения на развитие радиационного распухания.

Неравенства (2.37) могут служить ориентиром при прогнозировании поведения перекрестно армированных материалов в условиях плоского напряженного состояния. При выполнении неравенств (2.37) после начала трещинообразования в связующем трещины закрыты и несущая способность системы сохраняется.

прогнозировании поведения средств капиллярного контроля (пенетрантов) при различных температурах и давлениях, улучшении поверхностно-активных свойств, что крайне существенно для обеспечения и повышения чувствительности капиллярного метода контроля.

Наибольшие трудности в прогнозировании поведения материала в изделии по данным лабораторных испытаний связаны с неинвариантностью механических свойств к условиям нагружения. Решение этой проблемы

При прогнозировании поведения в условиях длительной ползучести и характеристик разрыва при кратковременной ползучести с помощью применения параметра Ларсона — Миллера результаты теории хорошо согласуются с экспериментом для разнообразных материалов, включая некоторые пластики.

Неравенства (2.37) могут служить ориентиром при прогнозировании поведения перекрестно армированных материалов в условиях плоского напряженного состояния. При выполнении неравенств (2.37) после начала трещинообразования в связующем трещины закрыты и несущая способность системы сохраняется.

При прогнозировании поведения корпусов автобусов при ударе изучался процесс разрушения труб прямоугольного поперечного сечения. Исследования ударного нагружения моделей проводились Лауэ и его коллегами [9]. Авторы использовали данные безразмерного анализа для вычисления действительных параметров и установления формулы сопротивляемости разрушению. В качестве коэффициентов подобия модели и реальной конструкции натуральных размеров были выбраны следующие параметры: x/L; o^/pl/2; b/L; ab/V2; t/b, где х — длина смятия; L — длина автомобиля; а,, — предел текучести; р — плотность; V — скорость удара; b — ширина автомобиля; а — ускорение; t — толщина стенок амортизатора. Разрушение простой трубы прямоугольного поперечного сечения определяется силой сопротивления смятию, т. е.