[发明专利]一种高铁轴承概率疲劳可靠性评估方法

权利要求书

1.一种高铁轴承概率疲劳可靠性评估方法，包括以下步骤：

S1、量化高铁轴承材料的分散性、随机工况，确定失效模式及失效机理；

S2、根据步骤S1量化的高铁轴承材料和随机工况的不确定性信息，计算轴承承受的随机径向力和轴向力，选出随机因素代表点；

S3、依据步骤S2选出的随机因素代表点，建立高铁轴承的有限元模型，进行静力学分析，分析各随机因素代表点处的最大接触应力；

S4、根据步骤S3中各随机因素代表点处的最大接触应力，建立随机因素下最大接触应力的BP神经网络代理模型；

S5、编制载荷谱，根据材料的S-N曲线，运用有限元仿真方法分析各应力水平下的疲劳寿命；

S6、根据步骤S5中各应力水平下的疲劳寿命，建立轴承的S-N曲线，计算各个工况下的疲劳寿命及概率分布、累计损伤概率分布及其参数；

S7、计算临界累积损伤概率分布及参数，进一步计算达到临界损伤的可靠度。

2.根据权利要求1所述的一种高铁轴承概率疲劳可靠性评估方法，其特征在于，步骤S2具体基于数论选点方法选出随机因素代表点。

3.根据权利要求1所述的一种高铁轴承概率疲劳可靠性评估方法，其特征在于，步骤S5具体通过雨流计数法编制载荷谱。

4.根据权利要求2所述的一种高铁轴承概率疲劳可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下分步骤：

S21、根据步骤S1量化的高铁轴承材料和随机工况的不确定性信息，计算轴承承受的随机径向力和轴向力；

S22、在标准独立空间内，借助格子点(Good Lattice Point，GLP)集合获得S维的生成矢量(N,h₁,h₂,...,h_S)，进一步由式(1)得到单位超立方体[0 1]^S内的点集：

其中，N为需构造的点集数量，h_S为Fibonacci数列，且Fibonacci数列以递归的方法定义为：h_j＝h_j-1+h_j-2,h₀＝h₁＝1,其中，j＝1,2,...,S，int(·)表示取得小于等于括号内的最大整数；

S23、取标准化随机变量的界限为L，运用式(2)将步骤S22产生的点集进行缩放和平移变换，得到正方形[-L,L]^S内的均匀分布点集：

θ_j,k＝2(x_j,k-0.5)L,k＝1,2,…,N,j＝1,2,…,S (2)

S24、利用Nataf逆变换，将标准独立空间的样本点变换到原始空间与之对应的样本点，经变换得到的这些样本点即输入代表点。

5.根据权利要求4所述的一种高铁轴承概率疲劳可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下分步骤：

S31、在三维绘图软件中建立高铁轴承的三维模型；

S32、将步骤S31建立好的高铁轴承三维模型导入到ANSYS WORKBENCH中；

S33、对步骤S32导入的模型进行分网、设置接触、设置约束前处理；

S34、对步骤S33中处理好的模型进行静力学分析，得到各随机因素代表点处的最大接触应力。

6.根据权利要求5所述的一种高铁轴承概率疲劳可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下分步骤：

S41、将步骤S3选出的随机因素代表点作为输入，步骤S34得到的各代表点处的最大接触应力作为输出，设置神经网络结构参数；

S42、对步骤S41建立的神经网络进行训练，建立随机因素作用下最大接触应力的BP神经网络代理模型。