竞争失效下多元退化建模的航空发动机可靠性分析

为了解决航空发动机的竞争失效下多元退化系统可靠性评估问题,提出一种多元退化失效和突发失效之间相关竞争失效的可靠性评估方法.以具有随机效应的非线性Wiener过程与Gamma过程描述退化失效过程,选择合适的Copula函数对多元退化失效相关性进行建模,通过马尔科夫链蒙特卡洛方法进行多元退化系统相关失效模型参数估计;引入Weibull分布描述突发失效时间,采用比例危险模型构建关于性能退化量的突发失效率函数,利用两步极大似然估计法识别模型参数.结合航空发动机的性能退化数据实现了竞争失效下多元退化系统可靠性评估,通过分析结果验证了模型的有效性与准确性.     

基于不确定理论的多部件竞争失效系统的可靠性评估

为了分析没有或仅有少量的历史故障数据的多部件竞争失效系统可靠性,同时考虑外界冲击对内部退化过程的影响,基于不确定理论分别建立串联竞争失效和并联竞争失效可靠性模型,并推导出相应的确信可靠度计算公式。通过一个微电子机械系统验证了模型的正确性和有效性。结果表明,外部冲击过程与内部磨损退化过程独立情形下的系统可靠度明显高于相依情形下的系统可靠度。     

矿用自卸车轮边减速器传动系统动态可靠性研究

轮边减速器传动系统作为轮毂驱动系统的核心部件,其可靠性直接影响轮毂驱动系统乃至整车的运行可靠性和工作寿命.针对现有轮边减速器传动系统可靠性评估只考虑单一齿面失效或齿根失效的不足,提出考虑二者失效相关的动态可靠度计算方法.首先,在考虑齿轮材料强度退化的前提下分别建立齿面、齿根强度退化随机模型;然后,基于应力-强度干涉理论并采用Monte Carlo方法计算得到2种失效形式下考虑强度退化的齿轮动态可靠度曲线;其次,根据Copula理论建立同时考虑2种失效形式相关性的单一齿轮动态可靠度数学模型;最后,应用Sklar定理对零件失效过程的相关性进行描述,建立轮边减速器传动系统动态可靠度数学模型.通过算例验证结果表明:该方法能够揭示多失效形式和多因素相关条件下系统疲劳寿命与各零部件疲劳寿命之间的关系,可以为轮边减速器传动系统的可靠性评估和预测提供理论依据.     

伴有衰减型随机冲击的竞争失效可靠性综合评估模型

对于承受随机衰减型冲击,产品性能退化进程会产生对应性激励的工况,建立伴有衰减型随机冲击的竞争失效可靠性综合评估模型.以Wiener过程拟合产品性能退化进程,再利用指数函数对冲击衰减过程进行刻画,考虑冲击响应量与冲击损伤量之间的函数关系,并用极大似然估计法对性能退化过程的漂移和扩散参数以及冲击过程的冲击到达率和幅值参数进...     

随机δ冲击下多相关退化的竞争失效可靠性评估

针对退化过程为线性退化时,系统受外界δ冲击,出现自然退化和外界冲击导致的失效现象,提出了系统的可靠性评估问题;从两方面考虑相关性,一方面冲击造成的损伤使得内部退化增加,而内部退化量的大小决定了冲击所带来的失效阈值的改变,两者相互影响;另一方面,退化之间具有相关性;将系统退化分为8部分不相容之和进行研究,利用Copula相关理论刻画相关性,得到了系统的可靠度函数;最后,通过案例分析,表明模型的有效性和可操作性。     

基于马氏距离的竞争失效可靠性分析

为了解决产品退化失效与冲击失效共存的竞争失效下可靠性评估,提出了一种基于马氏距离的评估方法.引入马氏距离将多元退化数据降至一元马氏距离,采用具有随机影响的Wiener过程进行退化建模.研究了泊松过程以及固定时间发生的两类极端冲击过程,建立了同时考虑变阈值和最小冲击幅值的相关竞争失效模型.采用裂纹增长案例验证了所提方法的有效性,敏感性分析评估了模型参数对产品可靠性的影响.结果表明泊松过程冲击和固定时间冲击都对产品可靠性水平的分析值产生影响.      

基于Markov过程的集束型设备预防维护策略

为了更好地保障集束型晶圆制造设备运行的可靠性,同时考虑维护的经济性,建立了基于Markov过程的预防性维护策略.根据集束型设备的特点,采用大修和小修相结合的预防性维护方式,同时考虑随机失效和退化失效两种失效形式,建立了状态转移模型.依据Markov理论求得设备各状态的稳态概率及状态转移概率.再根据Markov决策理论及策略迭代算法求得最佳维护策略.实验结果表明,所提出的预防性维护策略有效可行.     

基于相关性分析的载荷-强度干涉模型

传统载荷-强度干涉模型适用于零件及系统的静态可靠性分析,并且模型中假设载荷与强度是相互独立的.因为当考虑强度退化时,零件的剩余强度是载荷大小及载荷作用次数的函数,所以传统的载荷-强度干涉模型不能用于分析强度退化时零件和系统的可靠性.通过定义次数等效系数和参考载荷,提出考虑载荷和强度相关的载荷-强度干涉模型,用于分析随机载荷作用下强度退化时零件及系统的可靠性.此外,由于承受共同的随机载荷而产生的共因失效对于系统的可靠性分析具有较大影响,因此建立了考虑共因失效的系统可靠度计算模型.最后通过算例证明提出模型的可用性和合理性.     

单元服从Gamma退化过程的共载表决系统可靠性

针对共载表决系统中单元服从Gamma退化过程的情况,根据Gamma退化过程的特性,将系统各单元在各载荷阶段的寿命过程通过退化等效模型折合到后续寿命过程中,给出了基于退化等效的共载表决系统可靠性模型表达式,并根据Gamma退化过程尺度参数的不同与原有共载表决系统可靠性模型进行了对比,建立了系统可靠性的蒙特卡罗仿真方法.算例证明了可靠性模型及算法的可行性,并分析了公式方法与仿真方法在计算时间和精度方面的特点.     

基于B-S分布的加速退化模型

对长寿命高可靠性产品,加速退化方法是获取其性能退化信息的有效手段。因此,建立科学合理的加速退化模型尤为重要。分析一般退化模型的基础上,利用B-S(Birnbaum-Saunders)分布对布朗运动、几何布朗运动和Gamma过程等几种随机过程退化轨道建立形式统一的加速退化模型,并采用极大似然方法估计模型参数。最后针对某型自控温伴热电缆,利用所建模型进行加速退化分析,有效地验证了模型的正确性和合理性。     

基于性能退化的刀具可靠性评估

针对长寿命少失效样本条件下的可靠性评估问题,从性能退化角度分析了退化指标分布已知与未知条件下的性能退化路径的可靠度评估方法.以刀具为例,将其加工过程的刀具磨损量作为退化指标,建立了3种不同的退化路径模型,结合失效阈值,准确地估计出了刀具的伪失效寿命,并通过伪失效寿命数据分布模型进行了刀具的可靠性评估,对比分析了3种分布模型的可靠性指标差异,验证了该方法的有效性,为长寿命少失效样本条件下的设备可靠性评估提供了新的方法和思路.     

考虑载荷作用次数的失效相关系统可靠性模型

研究了随机载荷作用次数对系统可靠性的影响,运用载荷-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了随机载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.考虑系统中零件的失效相关性,在不作独立假设的前提下,运用系统级载荷-强度干涉模型建立了串联系统和并联系统可靠性模型;根据随机载荷作用的统计学意义,运用顺序统计量理论建立了载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数,在此基础上,建立了载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.并运用Monte Carlo方法对随机载荷多次作用下的失效相关串联系统可靠性模型进行了仿真实验,验证了本文模型的正确性.     

执行器退化下反馈控制系统的寿命预测和延寿方法

在长期运行过程中,控制系统受到复杂工作环境的影响,执行器会发生不同程度损伤并导致其性能退化,进而致使反馈控制系统性能随之下降,甚至无法正常工作.因此针对执行器退化引起的系统性能恶化问题,建立了磨损和冲击共同作用的执行器复合退化模型,并采用基于失效时间的概率分布方法预测系统剩余寿命.然后,将执行器状态纳入控制器设计中,通过在线调整控制约束和修正设定值寻求系统性能与执行器健康指标之间的折衷平衡,以延缓执行器退化实现延长控制系统生命周期的目的.最后通过仿真案例验证了文中方法的有效性.     

随机失效门限下指数退化轨道模型的分析与应用

目前在退化试验中,通常是将产品的性能降低或升高到某一固定门限值定义为产品失效,即单点型退化.虽然该定义被广泛应用,但却不够合理,不能够完全描述产品退化失效问题.本文对单点型退化标准进行改进,将固定门限推广为某一区间的随机值,构建区间型退化模型.主要研究当退化轨道是指数型函数时,讨论各种情况下区间型退化寿命分布.本文利用数值积分和蒙特卡罗法对区间退化模型和单点退化模型的寿命分布进行模拟对比分析,揭示区间型退化和单点型退化的关系.最后通过模拟结果说明采用区间型退化更合理有效.     

基于Copula的车轮Gamma退化过程

通过Gamma随机过程描述机车轮缘与滚动圆直径的磨耗过程,研究了运用Copula函数和四阶矩方法计算轮缘退化与滚动圆直径退化的相关可靠性方法,通过动力学软件仿真得到列车不同阶段的动力学指标.研究了镟修周期为20万km的车轮退化过程的可靠性及车轮直径退化过程的灵敏度,利用Monte Carlo仿真(MCS)验证了该方法的正确性.结果表明:镟修周期为 20万km时车轮达到预期寿命的可靠性高,基于Copula函数相关失效退化模型计算的可靠性高于独立失效模型计算的可靠性,轮径退化可靠性模型的灵敏度研究说明镟修过程中应该要选取对轮径削减较少的方案.     

基于冲击衰减的竞争失效可靠性分析模型

针对经受竞争失效的机械产品其突发失效过程中冲击存在衰减的现象,根据冲击信号的衰减特性,提出了基于衰减冲击模型的竞争失效可靠性分析计算方法.该方法首先考察具有周期性和随机性特点的两类衰减冲击过程,利用指数函数描述其衰减规律,探讨冲击作用时所产生的冲量.在此基础上构建冲击所造成的损伤与冲量之间的量化模型,通过Wiener过程对连续退化进行描述,进一步推导产品在失效相关模式下的竞争失效可靠性分析模型.最后通过算例比较研究了考虑冲击衰减与否对可靠性评估的差异,为产品可靠性设计提供参考.     

外载冲击与性能退化相关失效进程下产品可靠性综合评估模型

综合考虑了内部性能退化与外载冲击交互作用下产品的可靠性评估,针对产品承载最大冲击的强度会随着性能的逐渐衰退而减小这一特征,对比传统的恒定强度阈值,建立了随机强度阈值下的产品可靠性分析模型。依据冲击发生的次数将产品的性能退化假定成多状态过程,分别构造了恒定强度阈值与随机强度阈值下产品可靠性评估模型,并借助Copula理论来刻画内部性能退化、外部载荷冲击交互作用相关失效下产品的可靠性。最后以正态分布为例描述产品的内部退化过程,分析了两类强度阈值下产品的可靠性,验证了模型的合理性。     

基于有限退化结构的多态组合导航系统可靠性

组合导航系统（ Integrated Navigation System ,INS）广泛用于航空航天、海洋探索等领域,因其工作环境、系统构成的复杂性等因素,系统从正常工作到完全失效会经历各种退化状态,进而增加系统可靠性分析难度。将有限退化结构(Finite Degradation Structures,FDS)方法应用于多态组合导航系统可靠性分析。首先,参考故障模式与影响分析（ Failure Mode and Effect Analysis,FMEA）方法将组件的故障模式转化为状态空间;其次,利用抽象运算得到组件状态和系统状态的关联关系,建立组合导航系统的FDS模型;然后,进行系统临界场景分析和可靠性指标计算,得出系统状态的发生概率、组件状态的敏感性,找到系统的薄弱环节、系统完全失效前的退化边界;最后,根据结果指导制定系统维护策略、预防系统风险发生方案等可靠性决策。     

多退化失效模式下基于功能仿真的可靠性建模方法研究

针对多退化失效模式下的产品可靠性建模问题,提出了一种基于功能仿真和退化失效分析相结合的可靠性建模新方法,通过EDA系统功能仿真方法确定了产品关键功能单元,再由退化失效机理和统计分析方法获取关键单元的可靠度函数,而后采用混合分布的方法确定了系统的可靠性模型,最后采用具体实例验证了该方法的合理性和有效性。     

多应力下铣刀的加速退化数据分析

工业实际应用中,铣刀常用于铣床对工件进行铣削加工.铣刀在工作过程中常受铣削条件或环境因素的影响,从而导致刀面发生磨损,影响其切削性能.本文选取刀面磨损量为铣刀的退化特征量,采用Gamma过程来描述铣刀的退化过程,建立了不同切削材料下受切削深度和走刀量影响的铣刀磨损的多应力退化模型;利用传统的多应力加速退化模型来描述切削深度和走刀量对退化的影响,利用极大似然估计方法估计出模型参数,进而比较了不同切削材料下双应力对退化过程的影响.