双指标阶段性退化建模及可靠性分析

高可靠长寿命产品常需同时满足多种功能, 退化机理复杂, 其性能退化过程中多指标、多阶段的问题日益凸显。为此, 考虑退化过程的阶段性特征及不同阶段指标间耦合性规律, 基于Copula函数和Wiener过程建立了双指标阶段性退化模型及可靠性分析方法。同时, 针对产品退化过程中两指标变点不在同一位置的一般性情况, 提出了一种考虑双指标变点的模型参数整体估计方法。最后, 通过舱门锁实例的对比分析, 对所提方法的适用性和有效性进行了验证。结果表明, 同传统双指标模型相比, 所提方法能更为准确地描述退化过程的相关性与阶段性规律, 得到的可靠性评估结果更合理有效。     

基于两阶段维纳退化过程的液力耦合器可靠性评估

对液力耦合器（liquid coupling device, LCD）的两阶段退化过程进行可靠性建模及评估。液力耦合器退化过程中呈现出明显的两阶段特性,即LCD在退化过程中存在某一时刻,在该时刻前后,LCD分别服从不同的退化过程。传统做法只基于第二阶段进行可靠性分析,丢失了第一阶段的信息。鉴于此,建立两阶段维纳退化过程模型,并推导出该模型下的可靠度函数;同时,基于Schwarz信息准则(Schwarz information criterion, SIC),获得模型变点的估计。最后,运用所建模型对LCD实例进行可靠性评估,并与传统做法进行对比分析。结果表明该模型对LCD退化过程拟合效果良好,且给出更为可信的评估结果。     

基于伪寿命分布的退化数据可靠性评估方法

提出一种利用加速退化数据对产品进行可靠性评估与寿命预测的建模与参数估计方法。首先,针对加速退化数据的特点,建立了加速条件下特征参数退化曲线的连续时间函数模型。进而,结合工程中常用加速模型,建立了加速退化模型参数估计的整体似然函数,并基于Fisher信息阵采用整体推断的极大似然法给出整体模型参数的区间估计。该方法能够有效利用不同加速应力水平下产品退化数据的横向信息,并综合连续时间函数模型对产品退化曲线拟合性强的优点,可提高产品可靠性评估与寿命预测的精度。以某电子产品为例进行了应用实例分析。     

柔顺复杂装备系统多状态动态退化演变可靠性建模与分析

针对复杂工况情形下,柔顺复杂装备系统内部关键零部件容易产生疲劳损伤,导致其在服役期内产生多状态退化迁移,难以评估系统动态退化过程可靠性的难题,本文通过采用齐次连续时间马尔可夫模型(homogeneous continuous time markov process, HCTMP),结合柔顺复杂装备系统动态退化机理,构建了柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型;并通过Monte Carlo模拟仿真了柔顺复杂装备系统退化失效风险.在柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型基础上,引入了动态瞬时期望、动态集成期望和状态滞留时间等敏感性测度指标来评估动态退化过程可靠度.案例研究表明,柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型能有效解决评估多状态动态退化过程的可靠性难题,为维修决策提供重要依据.     

基于比例失效率退化模型的可靠性评估方法

针对不假定寿命分布类型的长寿命可靠性评估问题,提出一种不同于传统基于退化轨迹和退化量分布的退化数据可靠性评估方法。将时间视为类加速因子并作为协变量,通过引入比例风险模型来描述产品寿命与退化量失效率之间的关系,建立比例失效率退化模型;通过考虑分布簇之间的差异度来确定退化量分布类型,求出退化量基准失效函数及比例失效率系数;采用线性回归模型拟合出类加速模型参数估计,确定已知检测时刻下的退化量失效率函数,并外推产品在退化失效阈值下的寿命可靠度函数;结合实例分析,验证方法的实用性和有效性。     

两阶段非线性Wiener过程退化建模与可靠性分析

基于性能退化数据对产品进行可靠性分析一直是可靠性工程领域研究的热点与难点。针对多阶段退化过程中存在的非线性规律,同时考虑变点位置位于测试时刻之间的一般情形且各试样变点存在个体差异性的实际情况,提出了基于Wiener过程的两阶段非线性退化模型,给出了模型参数极大似然估计方法,建立了可靠性分析和寿命预测方法。最后通过高压脉冲电容器实例的对比分析,验证了所提方法的合理性与有效性。结果表明,与多阶段线性Wiener过程方法相比,所提方法能够更加准确地描述退化过程的非线性时变特征,进而得到更为合理的寿命评估结果。     

基于竞争失效的单部件系统可靠性建模与维修

针对同时受自然退化和随机冲击影响的单部件系统可靠性评估问题,首先,建立了退化型与突发型竞争失效过程的可靠性模型,该模型考虑了冲击对退化的影响,即冲击会增加系统的退化量;其次,提出了基于状态的维修策略,构建了一个成本率函数;最后,以一个由4个零件串联而成的单部件系统为研究对象,确定了该系统的可靠度函数和最优的预防更换阈值。该结果不仅验证了可靠性模型的合理性和有效性,而且体现了基于状态的维修策略的可行性与经济性。     

部分可观测信息条件下系统最佳检修策略分析

针对部分可观测信息条件下的退化系统,提出利用部分可观测马尔可夫决策过程模型解决系统视情维修问题。采用隐马尔可夫模型对系统进行状态评估,得到系统的转移概率和观测概率矩阵;利用比例故障率模型对系统进行可靠性分析,得到系统的故障率和可靠度函数,不仅考虑系统的工作时间,也考虑系统的退化状态。最后,以系统长期运行的最小平均费用率为目标,得到最佳的检测周期和最优的更换策略。实例研究表明,该方法可为保障人员提供科学的维修决策依据。     

多阶段任务系统(PMS)可靠性模型研究

多阶段任务系统(phased mission system,PMS)包含了一系列具有时间连续且不相互覆盖的基本任务阶段。针对系统特点,对PMS的两种可靠性模型进行了初步的讨论和分析,并提出了一种对包含可修任务的PMS系统可靠性评估的方法。该方法从任务可靠度的角度描述了系统的可靠性,并结合可用度、可信度等描述参数建立了新的评估模型。最后从理论上分析了此方法的可行性,并通过实例验证了其有效性和正确性。     

战时基于竞争失效的装备系统可靠性建模与预防性维修策略

针对战时装备受到使用退化与随机冲击的共同作用发生竞争失效的问题,提出了基于状态的预防性维修策略。首先建立了单系统的可靠性评估模型,该模型考虑了装备系统冲击阈值随总退化量的累计而减少的实际,并提出了阈值连续变化条件下的装备系统可靠性建模方法;其次针对装备的隐蔽功能故障,提出了定期检测下基于状态的预防性维修策略,构建了装备系统的成本率函数;最后结合实例分析,确定了装备系统的可靠度函数和最优预防性更换阈值,并对比分析了不同冲击阈值参数对可靠度的影响。研究结果表明:该模型可以有效解决竞争失效条件下装备系统的可靠性评估问题,同时也可为装备系统预防性维修策略提供模型参考。     

Wiener过程性能退化产品可靠性评估的Bayes方法

在分析性能退化数据模型的基础上,针对Wiener过程性能退化产品提出了一种可靠性评估的Bayes方法,给出了参数的递推估计.该方法计算简单,并且能随着性能退化试验进行不断更新可靠性评估结果,而不需要重新处理历史数据,因而也适合于实时可靠性评估.最后通过金属化膜电容器可靠性评估实例分析验证了该方法的适用性,并进行了相关讨论.     

系统实时性能可靠性评估的贝叶斯方法

多数产品或系统的失效可归结为其潜在的退化过程,且系统退化通常为隐含的过程而无法直接观测或测量。针对隐含的退化过程不可直接观测的特点,本文提出一种基于状态空间模型的产品退化建模方法,以系统运行期间采集的性能数据为基础,结合贝叶斯估计理论,实现了对系统隐含退化状态的在线估计与预测,以及对系统性能可靠性的实时评估。以民航发动机为对象,通过对实际收集的性能数据的分析表明,本文所提方法能够较好地用于系统性能可靠性的实时评估。     

基于时序模型的加速退化数据可靠性评估

提出利用加速退化数据对高可靠长寿命产品进行可靠性评估与寿命预测的新方法.从时间序列的角度出发,研究了退化轨迹的一般建模方法;进而结合加速模型,利用整体推断方法给出了模型参数的极大似然估计.并以对数正态分布和Weibull分布为例,利用信仰推断方法给出了可靠度置信区间.通过有效利用加速退化试验各状态下的试验信息,结合时序模型对退化轨迹曲线自拟合性强的优点,提高了产品可靠性评估与寿命预测的稳健性,为基于产品加速退化数据进行可靠性评估提供了一条新的技术途径.最后通过实例验证了该方法的有效性.     

基于退化数据的可靠性评估方法探讨

一般对退化数据的分析是基于建立退化轨道模型进行的,但这些方法对于退化轨道未知的产品的可靠性评估效果较差。提出了不假定退化轨道模型的评估方法,利用试验得到产品的退化信息,进而获得产品在各检测时刻的可靠度,并用具有保证参数的分布族对寿命变量分布进行假设,通过分布拟合获得参数的估计值进行可靠性评估。给出实例进行了不同方法的比较,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于冲击理论的性能可靠性评估研究

性能退化产品的可靠性通常可以通过性能指标值来反映,而性能指标的退化机理常常可以利用冲击理论进行解释。本文在一定假设下,针对性能退化产品,建立了基于冲击理论的产品性能退化模型,提出了将性能退化模型预测与产品寿命分布拟合相结合的可靠性评估方法,即使用极大似然估计对产品性能退化模型参数进行估计,利用性能退化模型预测拟合产品的寿命分布来评估产品的可靠度。最后,通过实例比较,验证了本方法的可行性和有效性。     

融合先验加速退化与外场退化信息的可靠性评估方法

针对性能退化过程服从Wiener过程的产品,运用贝叶斯统计推断法,提出了一种融合同类产品加速退化试验(accelerated degradation test, ADT)信息与个体外场退化信息的可靠性评估方法。考虑到内、外场应力环境之间的差异,提出了基于修正系数的Wiener过程双参数修正模型;分别建立了步进ADT数据模型与外场退化数据模型,得到各应力下分布参数估计值;利用加速因子,将各加速应力下分布参数估计值折算到正常工作应力下,构成未知参数先验分布的数据样本;采用CvM检验法,确定未知参数最优先验分布类型及其超参数估计值;构建了外场退化数据下未知参数的后验分布函数,采用马尔可夫蒙特卡罗方法,得到参数的后验分布均值。通过实例分析验证了所提方法的正确性和实用性,结果表明,本方法可有效处理先验ADT信息与外场退化信息之间的融合评估问题。     

二元相关退化系统可靠性分析及剩余寿命预测

退化相关性和个体差异对二元退化系统可靠性有直接影响,针对该问题,在退化过程模型基础上,建立了相应的系统可靠度和剩余寿命预测模型。首先同时考虑个体退化过程和相关性差异,采用随机参数的Gamma过程和Copula函数建立系统二元相关退化模型,为提高模型适用性,随机参数采用非共轭先验分布假设。在此基础上,分析随机参数对系统可靠度影响,提出基于贝叶斯理论的剩余寿命预测方法。利用马尔可夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)方法对模型未知参数进行估计。案例分析结果说明了在此类系统可靠性估计时考虑个体差异的必要性,也验证了该剩余寿命预测方法的精确性。     

小子样条件下幂律退化模型的加速因子分析

结合长寿命、高可靠性产品加速寿命试验的特点,在失效机理不变的条件下,提出了幂律退化模型加速因子的概念。推导了加速寿命试验条件下幂律退化模型参数的极大似然估计。并利用Bayes方法,结合额定应力环境下的小子样数据和加速因子的先验分布,推导出加速因子后验分布。在此基础上,给出了小子样条件下可靠性的一、二阶矩的估计公式,进而运用矩等效方法得到可靠性的验后分布,结合实例说明了方法的有效性。