CN106769817B - 一种基于标杆数据的标准件环境适应性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于标杆数据的标准件环境适应性评价方法,按照标杆标准件采用的自然环境试验方法开展待评估标准件的短期自然环境试验,利用自然环境试验获取的标杆标准件环境适应性标杆数据,预测待评估标准件自然环境试验T时间段后的环境适应能力;按照标杆标准件采用的该实验室模拟加速环境试验方法开展待评估标准件的实验室模拟加速环境试验,利用实验室模拟加速环境试验和自然环境试验所获取的标杆标准件环境适应性标杆数据,预测待评估标准件自然环境试验T时间段后的环境适应能力,其中T为正实数。该发明能在短期时间内借助实验室加速环境试验或者短期自然环境试验,利用标杆标准件环境适应性标杆数据来准确预测待评估标准件的环境适应能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于标杆数据的标准件环境适应性评价方法,属于环境适应性评价技术领域。
背景技术
标准件是装备中使用范围最广、使用量最大的基础产品,其环境适应性将直接影响装备的研制周期、成本和使用性能,在装备设计、使用和维护中具有极其重要的作用。出于市场竞争和装备安全使用的考虑,厂商和型号研制单位迫切需要能快速准确预评估标准件在各种自然环境下环境适应性的评价方法。
目前标准件环境适应性评价大多采用单纯的实验室环境试验方法或单纯的自然环境试验方法。其中,实验室环境试验方法速度快,但无法模拟装备实际服役环境特点,其试验结果往往不具备较强的指导意义;自然环境试验方法具有反映装备真实服役环境特点的优势,但是试验周期比较长,往往需要数年时间才能得出具体指导意义的试验结果。
因此,提出一种基于标杆数据的高准确度、试验时间短的标准件环境适应性评价方法,是非常必要的。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处,本发明旨在提供一种基于标杆数据的标准件环境适应性评价方法,能在短期时间内借助实验室加速环境试验或者短期自然环境试验,利用标杆标准件环境适应性标杆数据来准确预测待评估标准件的环境适应能力。
为了实现上述目的,本发明的技术方案:一种基于标杆数据的标准件环境适应性评价方法,其特征在于:按照标杆标准件采用的自然环境试验方法开展待评估标准件的短期自然环境试验,利用自然环境试验获取的标杆标准件环境适应性标杆数据,预测待评估标准件自然环境试验T时间段后的环境适应能力;
按照标杆标准件采用的该实验室模拟加速环境试验方法开展待评估标准件的实验室模拟加速环境试验,利用实验室模拟加速环境试验和自然环境试验所获取的标杆标准件环境适应性标杆数据,预测待评估标准件自然环境试验T时间段后的环境适应能力,其中T为正实数。
进一步的,标杆标准件在自然环境和实验室模拟加速环境下均具有环境适应性标杆数据,且待评估标准件与标杆标准件参比性能初始量值相差1个数量级以上时,待评估标准件的环境适应性预评估公式为:
式中,Vzn为第n种标杆标准件自然环境试验T年后参比性能变化率实测量值;
Vsn为第n种标杆标准件实验室环境试验t天后参比性能变化率实测量值;
Vzxn为待评估标准件依据第n种标杆标准件得出的自然环境试验T年后参比性能变化率预估量值;
Vsx为待评估标准件实验室环境试验t天后参比性能变化率实测量值;
Vzx为待评估标准件依据m种标杆标准件得出的自然环境试验T年后参比性能变化率预估平均量值。
进一步的,标杆标准件在自然环境和实验室模拟加速环境下均具有环境适应性标杆数据,且待评估标准件与标杆标准件参比性能初始量值相差1个数量级以下时,待评估标准件的环境适应性预评估公式为:
式中,Rzn为第n种标杆标准件自然环境试验T年后参比性能实测量值;
Rsn为第n种标杆标准件实验室环境试验t天后参比性能实测量值;
Rzxn为待评估标准件依据第n种标杆标准件得出的自然环境试验T年后参比性能预估量值;
Rsx为待评估标准件实验室环境试验t天后参比性能实测量值;
Rzx为待评估标准件依据m种标杆标准件得出的自然环境试验T年后参比性能预估平均量值。
进一步的,标杆标准件只具有自然环境适应性标杆数据,且待评估标准件与标杆标准件参比性能初始量值相差1个数量级以上时,待评估标准件的环境适应性预评估公式为:
式中,Kvn为第n种标杆标准件与待评估标准件在(u+1)个取样周期内参比性能变化率实测量值比值的平均值;
Vnt为第n种标杆标准件第t个取样周期参比性能变化率实测量值;
Vxt为待评估标准件第t个取样周期参比性能变化率实测量值;
Vnv为第n种标杆标准件最后一个取样周期v参比性能变化率实测量值;
Vxvn为依据第n种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能变化率预估量值;
Vxv为依据m种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能变化率预估平均量值。
进一步的,标杆标准件只具有自然环境适应性标杆数据,且待评估标准件与标杆标准件参比性能初始量值相差1个数量级以下时,待评估标准件的环境适应性预评估公式为:
式中,Krn为第n种标杆标准件与待评估标准件在(u+1)个取样周期参比性能实测量值比值的平均值;
Rnt为第n种标杆标准件第t个取样周期参比性能实测量值;
Rxt为待评估标准件第t个取样周期参比性能实测量值;
Rnv为第n种标杆标准件最后一个取样周期v参比性能实测量值;
Rxvn为依据第n种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能预估量值;
Rxv为依据m种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能预估平均量值。
本发明的有益效果:能在短期时间内借助实验室加速环境试验或者短期自然环境试验,利用标杆标准件环境适应性标杆数据来准确预测待评估标准件的环境适应能力,具有准确度高、环境试验时间短的特点,可为新型装备研制中的标准件选用提供快速评估手段,可提升标准件环境适应性基础数据资源的利用效率、效益。
附图说明
图1是本发明的流程框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。
一种如图1所述基于标杆数据的标准件环境适应性评价方法,按照标杆标准件采用的自然环境试验方法开展待评估标准件的短期自然环境试验,利用自然环境试验获取的标杆标准件环境适应性标杆数据,预测待评估标准件自然环境试验T时间段后的环境适应能力;
按照标杆标准件采用的该实验室模拟加速环境试验方法开展待评估标准件的实验室模拟加速环境试验,利用实验室模拟加速环境试验和自然环境试验所获取的标杆标准件环境适应性标杆数据,预测待评估标准件自然环境试验T时间段后的环境适应能力,其中T为正实数。
本发明能在短期时间内借助实验室加速环境试验或者短期自然环境试验,利用标杆标准件环境适应性标杆数据来准确预测待评估标准件的环境适应能力,具有准确度高、试验时间短的特点,可快速准确地预评估自然环境中标准件的环境适应性,可为新型装备研制中的标准件选用提供快速评估手段,提升标准件环境适应性基础数据资源的利用效率、效益。
其中,待评估标准件的环境适应能力可采用多种形式表述,如以标准件自然环境试验T年后参比性能变化率量值或参比性能量值来表示;或者以标准件参比性能变化率量值或参比性能量值随自然环境试验时间的变化曲线来表示;又或以标准件参比性能指标下降到规定值时的自然环境试验持续时间表示,等等。
依据待评估标准件自然环境试验T时间段后的实测结果,进行预评估结果误差计算,评估误差计算公式为:
式中,E0rr为待评估标准件参比性能预评估误差;
Pv为待评估标准件参比性能预评估结果;
Pr为待评估标准件参比性能自然环境试验结果。
在评价过程中,需注意几个基本要素,如下:
1、标杆标准件的选择:
标杆标准件应与待评估标准件类型相同、材质和尺寸相近、表面处理工艺相似;
有多种标杆标准件可以选择时,标杆标准件参比性能初始量值宜与待评估标准件的参比性能初始量值接近。
有多种标杆标准件可以选择时,待评估标准件参比性能初始量值宜落在标杆标准件参比性能初始量值水平区间内。
2、参比性能选择:
首先宜选择型号研制单位所关心的性能;再次宜选择具有一定敏感性的性能;然后标杆标准件参比性能要与待评估标准件的参比性能一致。
3、环境试验方法选择:
即已有标杆标准件自然环境和实验室环境适应性标杆数据时,应按照标杆标准件采用的实验室模拟加速环境试验方法开展待评估标准件的实验室模拟加速环境试验。
只有标杆标准件自然环境适应性标杆数据时,应按照标杆标准件采用的自然环境试验方法开展待评估标准件的短期自然环境试验。
4、环境试验数据处理:
标准件的参比性能变化率计算公式为:
式中,V为标准件参比性能变化率;
Po为标准件参比性能初始量值;
Pe为标准件环境试验T时间段后参比性能量值。
具体评价规则如下:
a.标杆标准件在自然环境和实验室模拟加速环境下均具有环境适应性标杆数据,且待评估标准件与标杆标准件参比性能初始量值相差1个数量级以上时,待评估标准件的环境适应性预评估公式为:
式中,Vzn为第n种标杆标准件自然环境试验T年后参比性能变化率实测量值;
Vsn为第n种标杆标准件实验室环境试验t天后参比性能变化率实测量值;
Vzxn为待评估标准件依据第n种标杆标准件得出的自然环境试验T年后参比性能变化率预估量值;
Vsx为待评估标准件实验室环境试验t天后参比性能变化率实测量值;
Vzx为待评估标准件依据m种标杆标准件得出的自然环境试验T年后参比性能变化率预估平均量值。
b.标杆标准件在自然环境和实验室模拟加速环境下均具有环境适应性标杆数据,且待评估标准件与标杆标准件参比性能初始量值相差1个数量级以下时,待评估标准件的环境适应性预评估公式为:
式中,Rzn为第n种标杆标准件自然环境试验T年后参比性能实测量值;
Rsn为第n种标杆标准件实验室环境试验t天后参比性能实测量值;
Rzxn为待评估标准件依据第n种标杆标准件得出的自然环境试验T年后参比性能预估量值;
Rsx为待评估标准件实验室环境试验t天后参比性能实测量值;
Rzx为待评估标准件依据m种标杆标准件得出的自然环境试验T年后参比性能预估平均量值。
c.标杆标准件只具有自然环境适应性标杆数据,且待评估标准件与标杆标准件参比性能初始量值相差1个数量级以上时,待评估标准件的环境适应性预评估公式为:
式中,Kvn为第n种标杆标准件与待评估标准件在(u+1)个取样周期内参比性能变化率实测量值比值的平均值;
Vnt为第n种标杆标准件第t个取样周期参比性能变化率实测量值;
Vxt为待评估标准件第t个取样周期参比性能变化率实测量值;
Vnv为第n种标杆标准件最后一个取样周期v参比性能变化率实测量值;
Vxvn为依据第n种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能变化率预估量值;
Vxv为依据m种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能变化率预估平均量值。
其中,Vxt与Vnt举例如表1所示:
取样周期 | 1号标杆标准件 | 2号标杆标准件 | …… | m号标杆标准件 | 待评估标准件 |
0 | V<sub>10</sub> | V<sub>20</sub> | …… | V<sub>m0</sub> | V<sub>x0</sub> |
1 | V<sub>11</sub> | V<sub>21</sub> | …… | V<sub>m1</sub> | V<sub>x1</sub> |
2 | V<sub>12</sub> | V<sub>22</sub> | …… | V<sub>m2</sub> | V<sub>x2</sub> |
3 | V<sub>13</sub> | V<sub>23</sub> | …… | V<sub>m3</sub> | V<sub>x3</sub> |
4 | V<sub>14</sub> | V<sub>24</sub> | …… | V<sub>m4</sub> | V<sub>x4</sub> |
…… | …… | …… | …… | …… | …… |
u | V<sub>1u</sub> | V<sub>2u</sub> | …… | V<sub>mu</sub> | V<sub>xu</sub> |
…… | …… | …… | …… | …… | |
v | V<sub>1v</sub> | V<sub>2v</sub> | …… | V<sub>mv</sub> |
表1标准件自然环境试验期间参比性能变化率变化
d.标杆标准件只具有自然环境适应性标杆数据,且待评估标准件与标杆标准件参比性能初始量值相差1个数量级以下时,待评估标准件的环境适应性预评估公式为:
式中,Krn为第n种标杆标准件与待评估标准件在(u+1)个取样周期参比性能实测量值比值的平均值;
Rnt为第n种标杆标准件第t个取样周期参比性能实测量值;
Rxt为待评估标准件第t个取样周期参比性能实测量值;
Rnv为第n种标杆标准件最后一个取样周期v参比性能实测量值;
Rxvn为依据第n种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能预估量值;
Rxv为依据m种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能预估平均量值。
其中,Rnt与Rxt举例如表2所示:
取样周期 | 1号标杆标准件 | 2号标杆标准件 | …… | m号标杆标准件 | 待评估标准件 |
0 | R<sub>10</sub> | R<sub>20</sub> | …… | R<sub>m0</sub> | R<sub>x0</sub> |
1 | R<sub>11</sub> | R<sub>21</sub> | …… | R<sub>m1</sub> | R<sub>x1</sub> |
2 | R<sub>12</sub> | R<sub>22</sub> | …… | R<sub>m2</sub> | R<sub>x2</sub> |
3 | R<sub>13</sub> | R<sub>23</sub> | …… | R<sub>m3</sub> | R<sub>x3</sub> |
4 | R<sub>14</sub> | R<sub>24</sub> | …… | R<sub>m4</sub> | R<sub>x4</sub> |
…… | …… | …… | …… | …… | …… |
u | R<sub>1u</sub> | R<sub>2u</sub> | …… | R<sub>mu</sub> | R<sub>xu</sub> |
…… | …… | …… | …… | …… | |
v | R<sub>1v</sub> | R<sub>2v</sub> | …… | R<sub>mv</sub> |
表2标准件自然环境试验期间参比性能变化
为了更好地理解本发明中的标准件环境适应性评价方法,下面分别采用实例来说明基于自然环境和实验室环境适应性标杆数据的评价方法、基于自然环境适应性标杆数据的评价方法。
实例1:基于自然环境和实验室环境适应性标杆数据的评价方法
对于A1、A2、A3……Am、X等同类型标准件,若已经获得了标准件A1、A2、A3……Am的自然环境和实验室环境适应性标杆数据,应按照获取军用标准件环境适应性标杆数据的实验室环境试验方法开展标准件X的实验室模拟加速环境试验,通过分析标准件A1、A2、A3……Am的自然环境适应性数据变化规律以及在实验室模拟加速环境试验过程中标准件A1、A2、A3……Am和X的环境适应性数据变化规律,定量评定标准件X的自然环境适应性水平。
预评估材质为尼龙66的塑料螺钉万宁户外暴露3年后拉伸强度,现有材质为聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙的3种同尺寸塑料螺钉可以选择,选择尼龙螺钉作为标杆标准件。
现有尼龙46、尼龙610、尼龙11等3个牌号的尼龙螺钉可以选择。测量尼龙66、尼龙46、尼龙610、尼龙11螺钉的初始拉伸强度分别为64MPa、80MPa、40MPa、32MPa。选择尼龙46螺钉和尼龙610螺钉为标杆标准件。
因尼龙46螺钉、尼龙610螺钉的自然环境适应性标杆数据和实验室环境适应性标杆数据均已经获得,选择尼龙46螺钉、尼龙610螺钉的实验室模拟加速环境试验方法开展尼龙66螺钉的实验室模拟加速环境试验。
尼龙66、尼龙46、尼龙610螺钉开展实验室模拟加速环境试验90天后的拉伸强度分别为51MPa、70MPa、32MPa。尼龙46、尼龙610万宁户外暴露3年后拉伸强度分别为67MPa、33MPa。
由于3种螺钉参比性能初始量值相差在1个数量级以内,选择公式(3)、(4)计算。
评价结果表述:
尼龙66螺钉万宁户外暴露3年后,拉伸强度预估值为50.7MPa。
尼龙66螺钉万宁户外暴露3年后,拉伸强度实际值为54MPa,评价误差为
实例2:基于自然环境适应性标杆数据的评价方法
对于A1、A2、A3……Am、X等同类型标准件,若只获得了标准件A1、A2、A3……Am的自然环境适应性标杆数据,应按照获取军用标准件环境适应性标杆数据的自然环境试验方法开展标准件X的短期自然环境试验,通过分析在自然环境试验过程中标准件A1、A2、A3……Am和X的自然环境适应性数据变化规律,定量评定标准件X的自然环境适应性水平。
预评估材质为30CrMnSiA,尺寸为6×40的合金钢螺钉西双版纳暴露24个月后的破坏拉力,现有材质为30CrMnSiA、1Cr17Ni2的2种螺钉可以选择,选择材质为30CrMnSiA的螺钉作为标杆标准件。
现有尺寸为5×30、8×50的2种30CrMnSiA螺钉可以选择。测量5×30、6×40、8×50的合金钢螺钉初始破坏拉力分别为18.96kN、26.45kN、49.63kN。选择5×30、8×50的2种30CrMnSiA螺钉为标杆标准件。
按照尺寸为5×30、8×50的2种30CrMnSiA螺钉的自然环境试验方法开展尺寸为6×40的30CrMnSiA螺钉12个月的短期自然环境试验。
标准件自然环境适应性数据见表3所示:
时间(月) | 5×30(kN) | 6×40(kN) | 8×50(kN) |
0 | 18.96 | 26.45 | 49.63 |
6 | 18.52 | 25.72 | 49.98 |
12 | 19.01 | 25.18 | 49.18 |
18 | 18.21 | 49.25 | |
24 | 17.65 | 48.23 |
表3 30CrMnSiA螺钉自然环境试验期间破坏拉力变化
由于3种螺钉参比性能初始量值相差在1个数量级以内,选择公式(8)、(9)、(10)计算。
评价结果表述:
材质为30CrMnSiA,尺寸为6×40的合金钢螺钉西双版纳暴露24个月后的破坏拉力预估值为24.65kN。
材质为30CrMnSiA,尺寸为6×40的合金钢螺钉西双版纳暴露24个月后的破坏拉力实际值为25.06kN,评价误差为
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (1)
1.一种基于标杆数据的标准件环境适应性评价方法,其特征在于:按照标杆标准件采用的自然环境试验方法开展待评估标准件的短期自然环境试验,利用自然环境试验获取的标杆标准件环境适应性标杆数据,预测待评估标准件自然环境试验T时间段后的环境适应能力;
按照标杆标准件采用的实验室模拟加速环境试验方法开展待评估标准件的实验室模拟加速环境试验,利用实验室模拟加速环境试验和自然环境试验所获取的标杆标准件环境适应性标杆数据,预测待评估标准件自然环境试验T时间段后的环境适应能力,其中T为正实数;
标杆标准件只具有自然环境适应性标杆数据,且待评估标准件与标杆标准件参比性能初始量值相差1个数量级以上时,待评估标准件的环境适应性预评估公式为:
式中,Kvn为第n种标杆标准件与待评估标准件在u+1个取样周期内参比性能变化率实测量值比值的平均值;
Vnt为第n种标杆标准件第t个取样周期参比性能变化率实测量值;
Vxt为待评估标准件第t个取样周期参比性能变化率实测量值;
Vnv为第n种标杆标准件最后一个取样周期v参比性能变化率实测量值;
Vxvn为依据第n种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能变化率预估量值;
Vxv为依据m种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能变化率预估平均量值;
标杆标准件只具有自然环境适应性标杆数据,且待评估标准件与标杆标准件参比性能初始量值相差1个数量级以下时,待评估标准件的环境适应性预评估公式为:
式中,Krn为第n种标杆标准件与待评估标准件在u+1个取样周期参比性能实际量值比值的平均值;
Rnt为第n种标杆标准件第t个取样周期参比性能实测量值;
Rxt为待评估标准件第t个取样周期参比性能实测量值;
Rnv为第n种标杆标准件最后一个取样周期v参比性能实测量值;
Rxvn为依据第n种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能预估量值;
Rxv为依据m种标杆标准件得出的待评估标准件最后一个取样周期v参比性能预估平均量值。
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