CN103076167A - 先导式安全阀贮存寿命加速试验方法 - Google Patents
先导式安全阀贮存寿命加速试验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103076167A CN103076167A CN2013100062357A CN201310006235A CN103076167A CN 103076167 A CN103076167 A CN 103076167A CN 2013100062357 A CN2013100062357 A CN 2013100062357A CN 201310006235 A CN201310006235 A CN 201310006235A CN 103076167 A CN103076167 A CN 103076167A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- formula
- test
- value
- stress level
- under
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
本发明一种先导式安全阀贮存寿命加速试验方法,包括以下步骤:步骤1、设计先导式安全阀的加速试验方案;步骤2、将所述样品放入温度试验箱内进行试验;步骤3、在每个加速应力水平下,按照所设定的测试时间对样品进行性能测试;测试项目包括样品中导阀弹簧负荷损失率σD(t)和主阀弹簧负荷损失率σZ(t),以及O形圈压缩永久变形率GM(t);步骤4、对导阀弹簧负荷损失率σD(t)值、主阀弹簧负荷损失率σZ(t)值和O形圈压缩永久变形率GM(t)值进行处理,从而对其贮存寿命进行预测。本发明提供了一套基于加速试验实现先导式安全阀贮存寿命预测的方法。该方法能够反映先导式安全阀库房常规贮存的性能退化进程,以较大的加速系数进行加速试验,缩短了试验时间,为先导式安全阀库房贮存寿命研究提供了一种可行的技术方法。
Description
技术领域
本发明属于机械部组件加速试验技术领域,具体涉及一种先导式安全阀贮存寿命加速试验方法。
背景技术
安全阀的主要作用是将管路内部的气体压力控制在一定的安全范围内,避免压力过大造成破裂、爆炸等事故。与弹簧直接作用式安全阀相比,先导式安全阀由主阀和导阀组成,变弹簧直接作用为导阀间接作用,提高了阀门的灵敏度,广泛应用于导弹、鱼雷发动机等动力系统。先导式安全阀的贮存失效主要由导阀弹簧、主阀弹簧应力松弛以及O形圈密封性能退化引起。对于“长期贮存、一次使用”的系统而言,先导式安全阀的贮存寿命成为影响其贮存寿命的重要因素,因此对先导式安全阀的库房贮存可靠性进行评价,合理评估和预测其贮存寿命,对保障这些系统贮存的可靠性和安全性具有重要意义。
贮存寿命预测目前主要有基于现场贮存和基于加速试验的方法。基于现场贮存的方法对设备在库房常规贮存下的性能参数进行测试,通过对测试数据进行建模分析实现设备贮存寿命预测。这种方法存在耗时长、费用大、预测提前量有限的突出问题。而基于加速试验的方法通过适当提高试验应力水平,获取加速应力水平下的性能退化或失效数据,对试验数据进行建模分析,外推预测出正常应力水平下的贮存寿命。与前者相比,基于加速试验的方法耗时短、费用少、预测提前量大,可以实现对设备贮存寿命的快速评估和预测。
国内外对加速试验的研究主要包括加速模型、统计分析、方案优化设计等方面,并针对具体应用进行了相应的扩展研究。但目前的理论和应用主要集中在元器件材料级产品,不适用于先导式安全阀等结构较为复杂的机械部组件级产品。此外,加速试验研究主要针对工作可靠性,贮存可靠性的理论和方法仍不成熟。在贮存可靠性领域,目前加速试验在推进剂、橡胶件等产品的寿命评估中进行了应用,还未见到先导式安全阀加速试验方法的研究报道。
发明内容
本发明的目的是,提供一种先导式安全阀贮存寿命加速试验方法,可以在较短试验时间内预测其在库房常规贮存下的贮存寿命。
本发明提供的方法,包括以下步骤:
步骤1、设计先导式安全阀的加速试验方案:
1-1以温度作为试验的加速应力,以不同的温度作为试验的加速应力水平;
1-2加速应力水平数等于或大于3,其中,最低加速应力水平应高于库房常规贮存温度,最高加速应力水平的设置必须保证先导式安全阀的退化机理与库房常规贮存时保持一致;
1-3每个加速应力水平下的先导式安全阀样品数等于或大于4;
1-4在每个加速应力水平下对每个样品进行性能测试,测试次数至少为4次,采用先密后疏的原则设定测试时间;
步骤2、将所述样品放入温度试验箱内进行试验;
步骤3、在每个加速应力水平下,按照所设定的测试时间对样品进行性能测试;测试项目包括样品中导阀弹簧负荷损失率σD(t)和主阀弹簧负荷损失率σZ(t),以及O形圈压缩永久变形率GM(t);对于每次测试,步骤如下:
3-1到达所设定的测试时间时停止试验,并从试验箱中取出样品,等待样品在常温下充分冷却;
3-2从样品中拆卸出导阀弹簧、主阀弹簧和O形圈;
3-3导阀弹簧负荷损失率σD(t)和主阀弹簧负荷损失率σZ(t)的测试步骤:
①将导阀弹簧和主阀弹簧分别在室内环境下自然恢复1小时;
②将导阀弹簧和主阀弹簧分别压缩至它们在阀体内的安装高度,采用弹力测试仪器(如弹簧试验机)对此时导阀弹簧和主阀弹簧的弹力分别进行测试并记录,每个导阀弹簧和主阀弹簧分别测量5次,分别取它们的平均值作为相应的弹力测试值;
③分别根据式(1)和式(2)计算导阀弹簧负荷损失率σD(t)和主阀弹簧负荷损失率σZ(t)
其中,t为试验时间,FD(0)、FD(t)分别为每个加速应力水平下试验初始时刻和试验至t时刻时,将导阀弹簧压缩至阀体内安装高度时的弹力;
其中,FZ(0)、FZ(t)分别为每个加速应力水平下试验初始时刻和试验至t时刻时,将主阀弹簧压缩至阀体内安装高度时的弹力;
3-4O形圈压缩永久变形率GM(t)的测试步骤:
①将O形圈在室内环境下自然恢复1小时;
②采用非接触式测量仪器(如数字显微镜)测量O形圈的截面直径,并记录;对于每个O形圈,将其绕中心每旋转一个角度测一次,至少测量6次,取平均值作为O形圈截面直径测试值;
③根据式(3)计算O形圈的压缩永久变形率GM(t)
其中,HM(0)、HM(t)分别为每个加速应力水平下试验初始时刻和试验至t时刻时的O形圈截面直径测试值;HM1为O形圈在样品中被压缩后的截面直径测试值;
3-5将导阀弹簧、主阀弹簧和O形圈装回样品中,并放入温度试验箱继续试验,直至步骤1中所设计的试验方案全部执行完毕后结束试验;
步骤4、将测试过程中由步骤3的式(1)~式(3)计算得到的所有导阀弹簧负荷损失率σD(t)值、主阀弹簧负荷损失率σZ(t)值和O形圈压缩永久变形率GM(t)值分别记为yD、yZ和yM,yD={yDij(ti,k)|i=1,...,I;j=1,...,J;k=1,...,K}、yZ={yZij(ti,k)|i=1,...,I;j=1,...,J;k=1,...,K}、yM={yMij(ti,k)|i=1,...,I;j=1,...,J;k=1,...,K},其中i表示I个加速应力水平从低到高的编号,j表示每个加速应力水平下J个样品的编号,k表示每个加速应力水平下K次 测试的编号,yDij(ti,k)、yZij(ti,k)和yMij(ti,k)分别表示在第i个加速应力水平下对第j个样品进行第k次测试获得的σD(t)值、σZ(t)值和GM(t)值;
将yD、yZ和yM作为测试数据进行处理,步骤如下:
①采用式(4)描述导阀弹簧负荷损失率与时间的关系(即退化模型):
所有样品的导阀弹簧伪失效寿命时间记为tD,tD={tDij|i=1,...,I;j=1,...,J};
④导阀弹簧贮存可靠度RDi(t)采用式(7)所示的Weibull分布进行描述:
其中,mD和ηDi分别为导阀弹簧失效分布的形状参数和第i个加速应力水平下的尺度参数;
加速模型采用式(8)所示的Arrhenius模型进行描述:
ln ηDi=γD0+γD1/Si (8)
其中γD0和γD1是模型参数,Si为第i个加速应力水平;
将式(8)中的ηDi代入式(7),得到式(9):
将式(9)中的未知参数γD0、γD1、mD记为ψD,ψD=(γD0,γD1,mD);
⑤通过式(10)计算tD的似然函数LD(ψD|tD):
其中RDi(tDij)和hDi(tDij)分别为将tDij代入式(7)和式(11)所取得的值,
其中S0为库房常规贮存时的温度;
4-2对yZ进行分析,得出主阀弹簧在库房常规贮存下的贮存可靠度
①采用式(14)描述导阀弹簧负荷损失率与时间的关系(即退化模型):
所有样品的主阀弹簧伪失效寿命时间记为tZ,tZ={tZij|i=1,...,I;j=1,...,J};
④主阀弹簧贮存可靠度RZi(t)采用式(17)所示的Weibull分布进行描述:
其中,mZ和ηZi分别为主阀弹簧失效分布的形状参数和第i个加速应力水平下的尺度参数;
加速模型采用式(18)所示的Arrhenius模型进行描述:
ln ηZi=γZ0+γZ1/Si (18)
其中γZ0和γZ1是模型参数,Si为第i个加速应力水平;
将式(18)中的ηZi代入式(17),得到式(19):
式(19)中的未知参数γZ0、γZ1、mZ记为ψZ,ψZ=(γZ0,γZ1,mZ);
⑤通过式(20)计算tZ的似然函数LZ(ψZ|tZ):
其中RZi(tZij)和hZi(tZij)分别为将tZij代入式(17)和式(21)所取得的值,
①采用式(24)描述O形圈压缩永久变形率与时间的关系(即退化模型):
其中为模型参数,KMij为速度参数,与试验温度有关且样本间存在差异;aM为取值在0至1区间的常数,aM∈(0,1);
先求常数aM的最优值,令aM在(0,1)区间等间隔取Na个离散值(Na在计算量允许情况下应尽量大,如99),aM的第l个离散值记为aMl,aMl=l/(Na-1),l=1,...,Na;逐一选取aM的第l个离散值aM1,l=1,...,Na,然后令KMij取不同的尝试值并代入式(25):
使得式(25)取得最小值时所对应的尝试值即为KMij的估计值,记为将和aMl代入式(25)得到计算所有样品的和,记为I(aMl), 则在I(aMl),l=1,...,Na中取得最小值时所对应的aMl即为最优值aM *:
所有样品的O形圈伪失效寿命时间记为tM,tM={tMij|i=1,...,I;j=1,...,J};
④O形圈贮存可靠度采用式(28)所示的Weibull分布进行描述:
其中,mM和ηMi分别为O形圈失效分布的形状参数和第i个加速应力水平下的尺度参数;
加速模型采用式(29)所示的Arrhenius模型进行描述:
ln ηMi=γM0+γM1/Si (29)
其中γM0和γM1是模型参数,Si为第i个加速应力水平;
将式(29)中的ηZi代入式(28),得到式(30):
式(30)中的未知参数γM0、γM1、mM记为ψM,ψM=(γM0,γM1,mM);
⑤通过式(31)计算tM的似然函数LM(ψM|tM):
其中RMi(tMij)和hMi(tMij)分别为将tMij代入式(28)和式(32)所取得的值,
本发明提供了一套基于加速试验实现先导式安全阀贮存寿命预测的方法。该方法能够反映先导式安全阀库房常规贮存的性能退化进程,以较大的加速系数进行加速试验,缩短了试验时间,为先导式安全阀库房贮存寿命研究提供了一种可行的技术方法。
本发明提供的方法目前已经成功应用于某型先导式安全阀的贮存寿命预测研究,对该型 先导式安全阀的贮存寿命进行了准确的评估预测。
附图说明
图1是某型先导式安全阀结构示意图。
图2是aM的最优值计算结果。
图3是某型先导式安全阀的贮存可靠性框图。
图4是某型先导式安全阀在库房常规贮存下的贮存可靠度评估结果。
具体实施方式
下面以某型先导式安全阀为例进一步说明本发明所述方法的具体实施方式。该型先导式安全阀的结构示意图如图1所示,主要由主阀和导阀7组成。其中主阀又由阀体1、主阀活塞(阀瓣2、导向套3、O形圈5)、主阀弹簧4、阀盖6等零部件构成;导阀7内含起整定压力作用的导阀弹簧。本试验样品的阀体1、阀盖6材质为铸钢,O形圈5、导阀弹簧和主阀弹簧4的材质分别为氟橡胶、50CrMo和1Cr18Ni9。需要特别指出的是,以下实施仅用于说明目的,而非用于限定本发明的范围。
某型先导式安全阀贮存寿命加速试验方法按以下步骤进行:
步骤1、设计某型先导式安全阀的加速试验方案:
1-1以温度作为试验的加速应力,以不同的温度作为试验的加速应力水平;
1-2加速应力水平数至少为3,本实施例的加速应力水平数为4,各加速应力水平由低至高分别为S1=80℃、S2=120℃、S3=150℃和S4=200℃;最低加速应力水平S1=80℃,高于库房常规贮存温度S0=20℃;因该型先导式安全阀的耐温极限为250℃,最高加速应力水平S4=200℃低于该耐温极限,可保证该型先导式安全阀的退化机理与库房常规贮存时保持一致;
1-3每个加速应力水平下的先导式安全阀样品数至少为4,本实施例采用5个样品数;
1-4在每个加速应力水平下对每个样品进行至少4次性能测试,本实施例为5次性能测试,测试时间按采用先密后疏的原则进行设定,S1、S2、S3和S4四个加速应力水平下的测试 时间分别为:0、29、118.5、214.5、356.5小时;0、9、39、145、265小时;0、10、46、114、196小时;0、17.4、30.2、70.2、114.2小时;
步骤2、将所述样品放入温度试验箱内进行试验;
步骤3、在每个加速应力水平下,按照所设定的测试时间对样品进行性能测试;测试项目包括样品中导阀弹簧负荷损失率σD(t)和主阀弹簧负荷损失率σZ(t),以及O形圈压缩永久变形率GM(t);对于每次测试,步骤如下:
3-1到达所设定的测试时间时停止试验,并从试验箱中取出样品,等待样品在常温下充分冷却;
3-2从样品中拆卸出导阀弹簧、主阀弹簧和O形圈;
3-3导阀弹簧负荷损失率σD(t)和主阀弹簧负荷损失率σZ(t)的测试步骤:
①将导阀弹簧和主阀弹簧分别在室内环境下自然恢复1小时;
②将导阀弹簧和主阀弹簧分别压缩至它们在阀体内的安装高度(分别为93.0mm和35.5mm),采用弹簧拉压试验机对此时导阀弹簧和主阀弹簧的弹力分别进行测试并记录,每个导阀弹簧和主阀弹簧分别测量5次,分别取它们的平均值作为相应的弹力测试值;
③分别根据式(1)和式(2)计算导阀弹簧负荷损失率σD(t)和主阀弹簧负荷损失率σZ(t)
其中,t为试验时间,FD(0)、FD(t)分别为每个加速应力水平下试验初始时刻和试验至t时刻时,将导阀弹簧压缩至阀体内安装高度(93.0mm)时的弹力;
其中,FZ(0)、FZ(t)分别为每个加速应力水平下试验初始时刻和试验至t时刻时,将主阀弹簧压缩至阀体内安装高度时(35.5mm)的弹力;
3-4O形圈压缩永久变形率GM(t)的测试步骤:
①将O形圈在室内环境下自然恢复1小时;
②采用数字显微镜及其自带测量软件测量O形圈的截面直径,并记录;对于每个O形圈,将其绕中心每旋转30°测一次,即共测量12次,取平均值作为O形圈截面直径测试值;
③根据式(3)计算O形圈的压缩永久变形率GM(t)
其中,HM(0)、HM(t)分别为每个加速应力水平下试验初始时刻和试验至t时刻时的O形圈截面直径测试值;HM1为O形圈在样品中被压缩后的截面直径测试值,为3.14mm;
3-5将导阀弹簧、主阀弹簧和O形圈装回样品中,并放入温度试验箱继续试验,直至步骤1中所设计的试验方案全部执行完毕后结束试验;
步骤4、将测试过程中由步骤3的式(1)~式(3)计算得到的所有导阀弹簧负荷损失率σD(t)值、主阀弹簧负荷损失率σZ(t)值和O形圈压缩永久变形率GM(t)值分别记为yD、yZ和yM,yD={yDij(ti,k)|i=1,...,4;j=1,...,5;k=1,...,5}、yZ={yZij(ti,k)|i=1,...,4;j=1,...,5;k=1,...,5}、yM={yMij(ti,k)|i=1,...,4;j=1,...,5;k=1,...,5},其中i表示加速应力水平从低到高的编号,j表示每个加速应力水平下样品的编号,k表示每个加速应力水平下的测试编号,yDij(ti,k)、yZij(ti,k)和yMij(ti,k)分别表示在第i个加速应力水平下对第j个样品进行第k次测试获得的σD(t)值、σZ(t)值和GM(t)值;yD、yZ和yM分别见表1、表2和表3;
表1导阀弹簧负荷损失率测试数据
表2主阀弹簧负荷损失率测试数据
表3O型圈压缩永久变形率测试数据
将yD、yZ和yM作为测试数据进行处理,步骤如下:
①采用式(4)描述导阀弹簧负荷损失率与时间之间的关系(即退化模型):
所有样品的导阀弹簧伪失效寿命时间记为tD,tD={tDij|i=1,...,4;j=1,...,5},见表4所示;
表4所有样品的导阀弹簧伪失效寿命时间
④导阀弹簧贮存可靠度RDi(t)采用式(7)所示的Weibull分布进行描述:
其中,mD和ηDi分别为导阀弹簧失效分布的形状参数和第i个加速应力水平下的尺度参数;
加速模型采用式(8)所示的Arrhenius模型进行描述:
ln ηDi=γD0+γD1/Si (8)
其中γD0和γD1是模型参数,Si为第i个加速应力水平;
将式(8)中的ηDi代入式(7),得到式(9):
将式(9)中的未知参数γD0、γD1、mD记为ψD,ψD=(γD0,γD1,mD);
⑤通过式(10)计算tD的似然函数LD(ψD|tD):
其中RDi(tDij)和hDi(tDij)分别为将tDij代入式(7)和式(11)所取得的值,
⑥对LD(ψD|tD)求对数得到对数似然函数ln LD(ψD|tD),令ψD取不同的尝试值并代入ln LD(ψD|tD),使ln LD(ψD|tD)取得最大值时所对应的尝试值即为ψD的估计值,记为
计算得出
其中S0为库房常规贮存时的温度,S0=20℃=293K;
①采用式(14)描述主阀弹簧负荷损失率与时间之间的关系(即退化模型):
所有样品的主阀弹簧伪失效寿命时间记为tZ,tZ={tZij|i=1,...,4;j=1,...,5},见表5所示;
表5所有样品的主阀弹簧伪失效寿命时间
④主阀弹簧贮存可靠度RZi(t)采用式(17)所示的Weibull分布进行描述:
其中,mZ和ηZi分别为主阀弹簧失效分布的形状参数和第i个加速应力水平下的尺度参数;
加速模型采用式(18)所示的Arrhenius模型进行描述:
ln ηZi=γZ0+γZ1/Si (18)
其中γZ0和γZ1是模型参数,Si为第i个加速应力水平;
将式(18)中的ηZi代入式(17),得到式(19):
式(19)中的未知参数γZ0、γZ1、mZ记为ψZ,ψZ=(γZ0,γZ1,mZ);
⑤通过式(20)计算tZ的似然函数LZ(ψZ|tZ):
其中RZi(tZij)和hZi(tZij)分别为将tZij代入式(17)和式(21)所取得的值,
计算得出
4-3对yM进行分析,得出O形圈在库房常规贮存下的贮存可靠度
①采用式(24)描述O形圈压缩永久变形率与时间之间的关系(即退化模型)
先求常数aM的最优值,令aM在(0,1)区间等间隔取99个离散值,aM的第l个离散值记为aMl,aMl=l/100,l=1,...,99;逐一选取aM的第l个离散值aM1,l=1,...,99,然后令KMij取不同的尝试值并代入式(25):
使得式(25)取得最小值时所对应的尝试值即为KMij的估计值,记为将和aMl代入式(25)得到计算所有样品的和,记为I(aMl), 则在I(aMl),l=1,...,99中取得最小值时所对应的aMl即为最优值aM *:
图2所示为Na=99时,aMl=l/100,l=1,...,99所对应的I(aMl),得出I(aM *)=0.3020,aM *=0.29;
所有样品的O形圈伪失效寿命时间记为tM,tM={tMij|i=1,...,4;j=1,...,5},见表6所示;
表6所有样品的O形圈伪失效寿命时间
④O形圈贮存可靠度采用式(28)所示的Weibull分布进行描述:
其中,mM和ηMi分别为O形圈失效分布的形状参数和第i个加速应力水平下的尺度参数;
加速模型采用式(29)所示的Arrhenius模型进行描述:
ln ηMi=γM0+γM1/Si (29)
其中γM0和γM1是模型参数,Si为第i个加速应力水平;
将式(29)中的ηZi代入式(28),得到式(30):
式(30)中的未知参数γM0、γM1、mM记为ψM,ψM=(γM0,γM1,mM);
⑤通过式(31)计算tM的似然函数LM(ψM|tM):
其中RMi(tMij)和hMi(tMij)分别为将tMij代入式(28)和式(32)所取得的值,
计算得出
4-4某型先导式安全阀采用的是双O形圈并联密封结构,其贮存可靠性框图如图3所示;将4-1~4-3中得出的 以及库房常规贮存时的温度S0=293K代入式(35),得出先导式安全阀在库房常规贮存下的贮存可靠度
综上所述,上述实例利用加速试验方法经过两个多月的试验,预测出某型先导式安全阀的长期贮存寿命。通过短时间内的加速试验实现了先导式安全阀库房贮存寿命预测,节省了试验时间,减少了试验成本,在先导式安全阀贮存寿命研究中具有重要的应用价值。
在本发明的上述实例中,加速试验使用了4个应力水平共计20个样本(每组为5个样本),在条件允许的情况下投入更多的试验样本进行试验,获得的结果将更准确。
Claims (1)
1.一种先导式安全阀贮存寿命加速试验方法,其特征是包括以下步骤:
步骤1、设计先导式安全阀的加速试验方案:
1-1以温度作为试验的加速应力,以不同的温度作为试验的加速应力水平;
1-2加速应力水平数等于或大于3,其中,最低加速应力水平应高于库房常规贮存温度,最高加速应力水平的设置必须保证先导式安全阀的退化机理与库房常规贮存时保持一致;
1-3每个加速应力水平下的先导式安全阀样品数等于或大于4;
1-4在每个加速应力水平下对每个样品进行性能测试,测试次数至少为4次,采用先密后疏的原则设定测试时间;
步骤2、将所述样品放入温度试验箱内进行试验;
步骤3、在每个加速应力水平下,按照所设定的测试时间对样品进行性能测试;测试项目包括样品中导阀弹簧负荷损失率σD(t)和主阀弹簧负荷损失率σZ(t),以及O形圈压缩永久变形率GM(t);对于每次测试,步骤如下:
3-1到达所设定的测试时间时停止试验,并从试验箱中取出样品,等待样品在常温下充分冷却;
3-2从样品中拆卸出导阀弹簧、主阀弹簧和O形圈;
3-3导阀弹簧负荷损失率σD(t)和主阀弹簧负荷损失率σZ(t)的测试步骤:
①将导阀弹簧和主阀弹簧分别在室内环境下自然恢复1小时;
②将导阀弹簧和主阀弹簧分别压缩至它们在阀体内的安装高度,采用弹力测试仪器(如弹簧试验机)对此时导阀弹簧和主阀弹簧的弹力分别进行测试并记录,每个导阀弹簧和主阀弹簧分别测量5次,分别取它们的平均值作为相应的弹力测试值;
③分别根据式(1)和式(2)计算导阀弹簧负荷损失率σD(t)和主阀弹簧负荷损失率σZ(t)
其中,t为试验时间,FD(0)、FD(t)分别为每个加速应力水平下试验初始时刻和试验至t时 刻时,将导阀弹簧压缩至阀体内安装高度时的弹力;
其中,FZ(0)、FZ(t)分别为每个加速应力水平下试验初始时刻和试验至t时刻时,将主阀弹簧压缩至阀体内安装高度时的弹力;
3-4O形圈压缩永久变形率GM(t)的测试步骤:
①将O形圈在室内环境下自然恢复1小时;
②采用非接触式测量仪器(如数字显微镜)测量O形圈的截面直径,并记录;对于每个O形圈,将其绕中心每旋转一个角度测一次,至少测量6次,取平均值作为O形圈截面直径测试值;
③根据式(3)计算O形圈的压缩永久变形率GM(t)
其中,HM(0)、HM(t)分别为每个加速应力水平下试验初始时刻和试验至t时刻时的O形圈截面直径测试值;HM1为O形圈在样品中被压缩后的截面直径测试值;
3-5将导阀弹簧、主阀弹簧和O形圈装回样品中,并放入温度试验箱继续试验,直至步骤1中所设计的试验方案全部执行完毕后结束试验;
步骤4、将测试过程中由步骤3的式(1)~式(3)计算得到的所有导阀弹簧负荷损失率σD(t)值、主阀弹簧负荷损失率σZ(t)值和O形圈压缩永久变形率GM(t)值分别记为yD、yZ和yM,yD={yDij(ti,k)|i=1,...,I;j=1,...,J;k=1,...,K}、yZ={yZij(ti,k)|i=1,...,I;j=1,...,J;k=1,...,K}、yM={yMij(ti,k)|i=1,...,I;j=1,...,J;k=1,...,K},其中i表示I个加速应力水平从低到高的编号,j表示每个加速应力水平下J个样品的编号,k表示每个加速应力水平下K次测试的编号,yDij(ti,k)、yZij(ti,k)和yMij(ti,k)分别表示在第i个加速应力水平下对第j个样品进行第k次测试获得的σD(t)值、σZ(t)值和GM(t)值;
将yD、yZ和yM作为测试数据进行处理,步骤如下:
①采用式(4)描述导阀弹簧负荷损失率与时间的关系(即退化模型):
所有样品的导阀弹簧伪失效寿命时间记为tD,tD={tDij|i=1,...,I;j=1,...,J};
④导阀弹簧贮存可靠度RDi(t)采用式(7)所示的Weibull分布进行描述:
其中,mD和ηDi分别为导阀弹簧失效分布的形状参数和第i个加速应力水平下的尺度参数;
加速模型采用式(8)所示的Arrhenius模型进行描述:
ln ηDi=γD0+γD1/Si (8)
其中γD0和γD1是模型参数,Si为第i个加速应力水平;
将式(8)中的ηDi代入式(7),得到式(9):
将式(9)中的未知参数γD0、γD1、mD记为ψD,ψD=(γD0,γD1,mD);
⑤通过式(10)计算tD的似然函数LD(ψD|tD):
其中RDi(tDij)和hDi(tDij)分别为将tDij代入式(7)和式(11)所取得的值,
其中S0为库房常规贮存时的温度;
①采用式(14)描述导阀弹簧负荷损失率与时间的关系(即退化模型):
i=1,...,I;j=1,...,J (15)
所有样品的主阀弹簧伪失效寿命时间记为tZ,tZ={tZij|i=1,...,I;j=1,...,J};
④主阀弹簧贮存可靠度RZi(t)采用式(17)所示的Weibull分布进行描述:
其中,mZ和ηZi分别为主阀弹簧失效分布的形状参数和第i个加速应力水平下的尺度参数;
加速模型采用式(18)所示的Arrhenius模型进行描述:
ln ηZi=γZ0+γZ1/Si (18)
其中γZ0和γZ1是模型参数,Si为第i个加速应力水平;
将式(18)中的ηZi代入式(17),得到式(19):
式(19)中的未知参数γZ0、γZ1、mZ记为ψZ,ψZ=(γZ0,γZ1,mZ);
⑤通过式(20)计算tZ的似然函数LZ(ψZ|tZ):
其中RZi(tZij)和hZi(tZij)分别为将tZij代入式(17)和式(21)所取得的值,
①采用式(24)描述O形圈压缩永久变形率与时间的关系(即退化模型):
先求常数aM的最优值,令aM在(0,1)区间等间隔取Na个离散值(Na在计算量允许情况下应尽量大,如99),aM的第l个离散值记为aMl,aMl=l/(Na+1),l=1,...,Na;逐一选取aM的 第l个离散值aM1,l=1,...,Na,然后令KMij取不同的尝试值并代入式(25):
使得式(25)取得最小值时所对应的尝试值即为KMij的估计值,记为将和aMl代入式(25)得到计算所有样品的和,记为I(aMl), 则在I(aMl),l=1,...,Na中取得最小值时所对应的aMl即为最优值aM *:
所有样品的O形圈伪失效寿命时间记为tM,tM={tMij|i=1,...,I;j=1,...,J};
④O形圈贮存可靠度采用式(28)所示的Weibull分布进行描述:
其中,mM和ηMi分别为O形圈失效分布的形状参数和第i个加速应力水平下的尺度参数;
加速模型采用式(29)所示的Arrhenius模型进行描述:
ln ηMi=γM0+γM1/Si (29)
其中γM0和γM1是模型参数,Si为第i个加速应力水平;
将式(29)中的ηZi代入式(28),得到式(30):
式(30)中的未知参数γM0、γM1、mM记为ψM,ψM=(γM0,γM1,mM);
⑤通过式(31)计算tM的似然函数LM(ψM|tM):
其中RMi(tMij)和hMi(tMij)分别为将tMij代入式(28)和式(32)所取得的值,
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310006235.7A CN103076167B (zh) | 2013-01-08 | 2013-01-08 | 先导式安全阀贮存寿命加速试验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310006235.7A CN103076167B (zh) | 2013-01-08 | 2013-01-08 | 先导式安全阀贮存寿命加速试验方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103076167A true CN103076167A (zh) | 2013-05-01 |
CN103076167B CN103076167B (zh) | 2014-05-14 |
Family
ID=48152772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310006235.7A Expired - Fee Related CN103076167B (zh) | 2013-01-08 | 2013-01-08 | 先导式安全阀贮存寿命加速试验方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103076167B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103336901A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-02 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种竞争失效相关加速寿命试验统计分析方法 |
CN103604575A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-02-26 | 航天科工防御技术研究试验中心 | 隔振器加速老化失效标准确定方法 |
CN104182635A (zh) * | 2014-08-22 | 2014-12-03 | 北京电子工程总体研究所 | 一种弹上密封件的加速贮存试验方法 |
CN104316872A (zh) * | 2014-11-11 | 2015-01-28 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 基于步降加速退化试验的压力继电器贮存寿命预测方法 |
CN109100244A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-28 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种飞机用扭转弹簧选参试验方法 |
CN109933924A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-25 | 云南电网有限责任公司玉溪供电局 | 一种基于lm法参数估计的继电保护装置寿命预测方法 |
CN112651088A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-04-13 | 中国核动力研究设计院 | 先导式安全阀动态特性分析的建模方法以及获得的模型 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53147104A (en) * | 1977-05-26 | 1978-12-21 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Test device of safety valve |
JPS55155971A (en) * | 1979-05-21 | 1980-12-04 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Safety valve tester |
CN2037419U (zh) * | 1988-07-29 | 1989-05-10 | 大连理工大学 | 先导式安全阀 |
CN1033864A (zh) * | 1987-11-10 | 1989-07-12 | 三菱重工业株式会社 | 安全阀工作压力试验装置 |
US5499527A (en) * | 1993-05-07 | 1996-03-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for testing a spring-loaded safety valve |
CN2392927Y (zh) * | 1999-05-10 | 2000-08-23 | 郭俊杰 | 高低压气体安全阀校验台 |
CN2789749Y (zh) * | 2005-01-28 | 2006-06-21 | 王元清 | 安全阀调试装置 |
CN201000397Y (zh) * | 2006-10-31 | 2008-01-02 | 王春年 | 高温蒸汽与常温气体及水三相介质安全阀校验台 |
CN201141458Y (zh) * | 2007-12-26 | 2008-10-29 | 北京航天试验技术研究所 | 高压低温安全阀 |
CN101403657A (zh) * | 2008-11-07 | 2009-04-08 | 南京市锅炉压力容器检验研究院 | 超高压安全阀的校验装置和校验方法 |
WO2010058880A1 (en) * | 2008-11-24 | 2010-05-27 | Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd. | Test apparatus and method for safety valve |
CN201875217U (zh) * | 2010-09-30 | 2011-06-22 | 北京航天动力研究所 | 用于低温工况的先导式安全阀 |
EP1859184B1 (en) * | 2005-03-04 | 2012-06-06 | Seetru Limited | Safety valve testing |
-
2013
- 2013-01-08 CN CN201310006235.7A patent/CN103076167B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53147104A (en) * | 1977-05-26 | 1978-12-21 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Test device of safety valve |
JPS55155971A (en) * | 1979-05-21 | 1980-12-04 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Safety valve tester |
CN1033864A (zh) * | 1987-11-10 | 1989-07-12 | 三菱重工业株式会社 | 安全阀工作压力试验装置 |
CN2037419U (zh) * | 1988-07-29 | 1989-05-10 | 大连理工大学 | 先导式安全阀 |
US5499527A (en) * | 1993-05-07 | 1996-03-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for testing a spring-loaded safety valve |
CN2392927Y (zh) * | 1999-05-10 | 2000-08-23 | 郭俊杰 | 高低压气体安全阀校验台 |
CN2789749Y (zh) * | 2005-01-28 | 2006-06-21 | 王元清 | 安全阀调试装置 |
EP1859184B1 (en) * | 2005-03-04 | 2012-06-06 | Seetru Limited | Safety valve testing |
CN201000397Y (zh) * | 2006-10-31 | 2008-01-02 | 王春年 | 高温蒸汽与常温气体及水三相介质安全阀校验台 |
CN201141458Y (zh) * | 2007-12-26 | 2008-10-29 | 北京航天试验技术研究所 | 高压低温安全阀 |
CN101403657A (zh) * | 2008-11-07 | 2009-04-08 | 南京市锅炉压力容器检验研究院 | 超高压安全阀的校验装置和校验方法 |
WO2010058880A1 (en) * | 2008-11-24 | 2010-05-27 | Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd. | Test apparatus and method for safety valve |
CN201875217U (zh) * | 2010-09-30 | 2011-06-22 | 北京航天动力研究所 | 用于低温工况的先导式安全阀 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
刘泓江: "基于一致性分析的加速试验数据融合建模方法及应用研究", 《国防科学技术大学研究生院硕士学位论文》, 31 March 2012 (2012-03-31) * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103336901A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-02 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种竞争失效相关加速寿命试验统计分析方法 |
CN103336901B (zh) * | 2013-06-27 | 2016-07-06 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种竞争失效相关加速寿命试验统计分析方法 |
CN103604575A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-02-26 | 航天科工防御技术研究试验中心 | 隔振器加速老化失效标准确定方法 |
CN104182635A (zh) * | 2014-08-22 | 2014-12-03 | 北京电子工程总体研究所 | 一种弹上密封件的加速贮存试验方法 |
CN104316872A (zh) * | 2014-11-11 | 2015-01-28 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 基于步降加速退化试验的压力继电器贮存寿命预测方法 |
CN109100244A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-28 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种飞机用扭转弹簧选参试验方法 |
CN109100244B (zh) * | 2018-07-26 | 2020-12-18 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种飞机用扭转弹簧选参试验方法 |
CN109933924A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-25 | 云南电网有限责任公司玉溪供电局 | 一种基于lm法参数估计的继电保护装置寿命预测方法 |
CN112651088A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-04-13 | 中国核动力研究设计院 | 先导式安全阀动态特性分析的建模方法以及获得的模型 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103076167B (zh) | 2014-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103076167B (zh) | 先导式安全阀贮存寿命加速试验方法 | |
CN108333208B (zh) | 一种整机级产品贮存寿命加速试验方法 | |
CN101285796B (zh) | 热障涂层损伤及其失效过程的声发射实时检测方法 | |
CN104316872A (zh) | 基于步降加速退化试验的压力继电器贮存寿命预测方法 | |
CN106932135B (zh) | 一种基于加权窄带搜峰法识别振动频率的柔性拉索索力测试方法 | |
CN103914623B (zh) | 用于飞机结构腐蚀疲劳关键件延寿的寿命包线扩展方法 | |
CN109828033B (zh) | 基于振动响应相似度分析的损伤识别方法和系统 | |
CN104236889A (zh) | 橡胶密封圈的贮存寿命优化设计方法 | |
CN104132848A (zh) | 地下水封石油洞库围岩长期强度参数的确定方法 | |
CN104680005A (zh) | 基于加速因子可行域选择的非平行贮存寿命试验评估方法 | |
CN102393299A (zh) | 一种定量计算滚动轴承运行可靠性的方法 | |
CN103592369A (zh) | 一种航空发动机盘类零件在位裂纹检测方法 | |
He et al. | Probabilistic and testing analysis for the variability of load spectrum damage in a fleet | |
Lei et al. | Early‐warning signal recognition methods in flawed sandstone subjected to uniaxial compression | |
CN106202906A (zh) | 一种腐蚀疲劳性能表征和寿命估算方法 | |
CN105424554A (zh) | 一种基于比重测量的金属材料疲劳损伤程度确定方法 | |
CN105987821A (zh) | 低气压环境应力下单机产品的加速贮存试验方法 | |
CN105069288B (zh) | 一种探测器结构高过载加严试验设计与评估方法 | |
CN115455596A (zh) | 基于粒子群算法的聚氨酯胶密封件贮存可靠性评估方法 | |
CN104359772A (zh) | 岩体结构面峰值摩擦角的法向应力阈值的确定方法 | |
CN105224766A (zh) | 一种基于最小次序统计量的齿轮概率寿命预测方法 | |
Lei et al. | Fracturing behaviors of unfavorably oriented faults investigated using an acoustic emission monitor | |
Jung et al. | Reliability achievement of the driving system parts through development of vibration-fatigue evaluation method | |
Schuh et al. | Methodology for Fatigue Life Durability Prediction Applied to Commercial Vehicles | |
Mingzhi et al. | Fault diagnosis of automatic mechanism of Gatling gun based on information entropy of second-generation wavelet |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140514 Termination date: 20160108 |