18Cr2Ni4WA钢具有高强度、高韧性和良好淬透性等优质性能,被广泛的应用在大型机械设备的齿轮等重要零件中,因此对18Cr2Ni4WA材料进行可靠性分析具有十分重要的意义。本文针对机械零件可靠性常见的疲劳及磨损失效形式,通过数值模拟和试验相结合的方法,开展18Cr2Ni4WA材料可靠性研究。首先,对18Cr2Ni4WA钢的应用状况和产品可靠性工程的发展进行了概述,总结了开展可靠性研究的意义,阐述了国内外可靠性的研究现状,并提出了本课题的疲劳及磨损可靠性研究思路,制定了研究内容。其次,针对疲劳和磨损失效形式,结合可靠性分析理论,明确疲劳和磨损不确定性原因,给出了可靠性指标的计算过程。为解决变量相关性及小样本下响应面拟合问题,提出了一种基于F检验的偏最小二乘回归响应面法的可靠性分析方法,并通过实例验证了本文提出的改进响应面方法的有效性。再次,通过有限元、响应面和蒙特卡洛方法对疲劳和磨损进行可靠性分析。考虑材料本身和外界载荷的随机性,采用提出的改进响应面法,分别结合疲劳寿命预测模型和Archard模型,构建疲劳寿命和磨损与随机变量之间的响应面函数,用蒙特卡洛法模拟得到疲劳和磨损可靠度。依据响应面函数进行可靠性灵敏度分析,确定各个随机变量对响应的影响程度。然后,进行疲劳及磨损可靠性评估方法研究。根据疲劳寿命和磨损量的数据特点,确定不同的分布模型。同时针对疲劳寿命分为全寿命数据和无失效数据两种情况,分别给出基于相似度改进的鸽群算法和Bayes方法的疲劳可靠性评估方法。在假设磨损量服从正态分布的基础上,给出了随机磨损可靠度和模糊磨损可靠度的计算方法。最后,进行可靠性试验及评估系统设计。分别进行了接触疲劳、弯曲疲劳和磨损可靠性试验方案设计,完成了可靠性试验。结合本文所提的评估方法和试验数据进行统计处理,结果证明应用本文提出的改进响应面法对18Cr2Ni4WA进行疲劳和磨损可靠性分析是可行的。利用MATLAB GUI功能搭建用户与计算机交流平台,开发了18Cr2Ni4WA的疲劳及磨损可靠性评估系统。该评估系统也可应用于其他材料或产品的可靠性评估。