T/CMES 25003-2018 机械零件静强度可靠性设计计算标准

01.040.25
J00/09
团体标准
T/CMES25003—2018
机械零件静强度可靠性设计计算标准

2018年12月28日发布2019年1月28日实施
中国机械工程学会发布

目次
前言1
1范围.5
2规范性引用文件5
3可靠性设计的基本概念及常用概率分布5
3.1概述.5
3.2名词术语.6
3.3随机变量及其概率分布.7
3.4随机变量分布的数字特征.8
3.5常用概率分布.9
3.6随机变量统计处理10
3.7随机变量分布参数计算方法11
4静强度可靠性模型12
4.1应力-强度干涉图13
4.2应力-强度干涉模型14
4.3载荷统计分析方法…15
5可靠性设计计算举例16
附录A(概率分布表)22
附录B(符号与缩略语)33
中文索引44
英文索引55
参考文献66

1范围
本标准包括载荷一次作用及多次作用下结构零部件静强度可靠性设计计算方法及模型。
本标准适用于机械零部件可靠性设计与可靠性评估。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GJB451A-2005可靠性维修性保障性术语
GB50153-2008工程结构可靠性设计统一标准
GB7827-87可靠性预计程序
GB7828-1987可靠性设计评审
GB50158-2010港口工程结构可靠性设计统一标准
GB/T23567.1-2009数控机床可靠性评定（第1部分）：总则
GB50199-2013水利水电工程结构可掌性设计统一标准

3.可靠性设计的基本概念及常用概率分布
3.1概述
可靠性设计是能够客观反映材料及零部件性能和载荷的不确定性，保证产品在使用寿命期内正常发挥功能的概率的设计方法。可靠性设计理论与方法的出现是机械设计理念的革命性进步。与传统的安全系数设计相比，可靠性设计能够更有效地保证产品服役安全。
机械零件设计的基本变量是载荷与强度，用于零件可靠性设计计算的“载荷-强度干涉模型”表达的是“强度大于载荷的概率”。由可靠性定义可知，可靠度是时间的函数。载荷-强度干涉模型中的“载荷”和“强度”都隐含了时间因素，或者说都是与时间相关的变量。零件失效机理不同，失效判据不同，可靠性模型也有差别。传统的载荷-强度干涉模型是一个静强度可靠性模型。对于产品在服役期内载荷多次作用下静强度失效问题，传统的载荷-强度干涉模型中的载荷分布须解释为不同产品各自在规定寿命期间可能承受的最大载荷的概率分布（这个分布与其使用寿命期内载荷作用次数多少有关）。在进行可靠性设计时，正确选用模型；应用可靠性干涉模型时，正确理解、正确处理载荷分布和强度分布这两个随机变量，都是十分重要的。

3.2名词术语
3.2.1载荷
零件在服役（广义概念，包括存放）期间受到的可能导致产品失效的外部作用，例如力、温度、腐蚀介质等。
3.2.2应力
单位面积载荷值等能直接与零件抵抗失效的性能指标进行比较、判断失效与否的、表征载荷作用效果强烈程度的物理量，通常表达的是零件关键部位的应力等物理量。

3.2.3强度
零件抵抗载荷或应力的能力，例如强度、刚度、耐热能力、耐腐蚀能力等。
3.2.4失效
零件丧失规定的功能称为失效，通常以载荷（应力）大于强度为失效判据。

4静强度可靠性模型
4.1应力-强度干涉图
对于机械零件静强度可靠性问题而言，零件是否失效取决于强度S与应力s的相对大小：当零件的强度小于应力时发生失效。这里，强度和应力都是广义的，强度是抵抗失效的能力，应力是导致失效的因素。
一般情况下，强度和应力都是随机变量。对于一个现实、合理的设计而言，允许在一定的概率下存在应力大于强度的情况，这个允许概率的大小视零件的重要性及失效后果的严重性等多种因素综合而定。
图4.1所示为典型的应力-强度干涉关系，其中h(s)为应力分布曲线（应力概率密度函数曲线)，f(S)为强度分布曲线（强度概率密度函数曲线），图中阴影部分是“应力-强度
干涉区”。一个较小的干涉区的存在对一般的机械零部件是合理的，表明有一个较小的失效概率。

4.2应力-强度干涉模型
对于零件在服役过程中只承受一次载荷作用的情形，分别用h(s)和f(S)表示应力和强度的概率密度函数，在应力与强度相互独立的前提下，计算零件可靠度R的公式，即应力-强度干涉模型如下：

投稿会员：芳华