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。     

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.      

基于变动失效阈值和退化速率的系统可靠性模型

为对同时存在退化过程和冲击过程的系统进行可靠性分析,建立了突发型失效与退化型失效共存的系统可靠性模型.考虑退化过程和冲击过程的相关性,通过退化过程和冲击过程的分布函数,基于变动失效阈值,建立系统可靠性模型的一般形式.进一步用线性退化路径描述系统的退化过程,考虑退化速率的改变,建立系统可靠性模型的具体形式.通过具体算例,对所建立模型的有效性与合理性进行了验证与分析.     

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.     

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.     

考虑多失效模式老龄平台结构可靠性分析

针对老龄平台结构存在的多种退化失效因素,综合考虑疲劳失效、腐蚀失效和静强度失效这3种失效模式,建立每种失效模式的可靠度模型,并相应给出可靠度计算方法.通过相关系数研究任意两种失效模式之间的相互影响,进而提出两种计算3种退化失效模式全耦合作用下可靠度的方法:一是根据O. Detlevsen窄界限理论计算可靠度指标上、下限,二是通过将疲劳裂纹扩展和腐蚀退化引起的总抗力衰减引入静强度退化失效模型中,得到3种失效模式的耦合失效概率.实际算例结果表明:在不同服役阶段构件具有不同的主导失效模式;任意两种失效模式的耦合可靠度均低于单一失效模式的可靠度,3种失效模式耦合可靠度最低.     

考虑拉索抗力衰减及破断的斜拉桥可靠性分析

采用阶段临界强度分枝-约界法对一座斜拉桥模型进行了主要失效模式的搜索,分析了拉索抗力衰减及拉索破断情形下系统主要失效模式和系统可靠度的变化情况.结果表明:未出现断索情形时,结构系统主要失效模式间的相关性很高,但在有拉索破断后,主要失效模式间的相关性出现了明显分组特征;系统可靠度指标随着拉索抗力的衰减而逐渐降低,考虑拉索破断时,外索破断后剩余结构系统可靠度指标降低较多,得到了破断后对剩余结构系统可靠度影响最大的拉索位置,可为斜拉桥结构设计提供参考.     

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。     

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。     

基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法

风电机组由于功能结构复杂且工作环境恶劣导致其退化状态呈现多样性特点,失效形式往往是多种故障耦合作用的结果,因此单独采用某一变量的性能退化过程作为评估风电机组寿命及可靠性模型是不全面的。为了更精确反映系统内部和外部性能指标的相关性,提出了一种基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法。首先分析了风电机组多应力耦合下的工作环境和故障特性,通过基于失效物理的可靠性仿真分析方法获得寿命分布函数,并将其作为边缘分布函数;其次在考虑故障模式相关性时,引入两阶段估计法对Copula函数的模型进行参数估计。通过对比不同类型Copula函数的秩相关系数和平方欧氏距离,确定最优Copula函数。最后利用Skla定理和逐步分析的思想,建立多故障模式耦合下的简化风电机组可靠性模型。结果表明,考虑可靠性指标相关性时得到的可靠性结果更加合理,同时该方法避免了风电机组寿命预测和可靠性评估的保守估计,具有较好的实用性和可操作性。     

基于竞争失效的数控系统PCB性能退化可靠性建模技术

为全面、客观、准确地评估数控系统PCB在外部环境应力和内部线路结构作用下的可靠性水平,验证其是否满足数控系统可靠性设计的要求及其在实际工作环境中能否支持系统可靠的工作,以数控系统PCB为研究对象,从可靠性分析与评估中的核心和关键问题出发,在综述PCB失效机理和退化失效分析的基础上,提出了一种基于多失效机理竞争的数控系统PCB可靠性统计模型的构建思路,结合不同失效机理下的数控系统PCB可靠性分析模型,分析失效机理间的相关性,并通过试验数据量化各失效机理在竞争失效模型中的权重,最终建立数控系统PCB竞争失效可靠性模型,为准确地分析和预测数控系统PCB的可靠性提供了方法和途径。     

加筋土挡墙结构系统的可靠性分析

基于系统可靠性理论,在分析加筋土挡墙内外部稳定极限状态方程基础上,研究各失效模式的逻辑关系,建立加筋土挡墙结构系统的可靠度计算模型,并进行实例分析。研究结果表明:加筋土挡墙结构的可靠度不等于单一失效模式下的可靠度,可靠性分析时应进行结构系统可靠度计算;加筋土挡墙中单层(根)筋材的抗拉断与抗拔出破坏模式是不相容的;内部稳定性是由多根筋材的稳定性所构成,遵循k/n模型;外部稳定性的4种失效模式是混联系统,抗滑稳定性与抗倾覆稳定性是不相容关系,并与地基承载力稳定性和整体稳定性构成串联系统;局部稳定性也遵循k/n模型,加筋土挡墙的内部稳定性、外部稳定性和局部稳定性三者构成串联系统。     

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.     

冲击环境下单部件可修系统的最优更换策略

在假定的修理过程为α-幂过程的基础上,利用马尔科夫过程和拉普拉斯变换求出冲击环境下单部件可修系统的可用度、系统故障频度等可靠性指标,并通过更新报酬定理求出系统的长期运行下单位时间的平均成本率函数的数学表达式,以分析方法和数值方法证明最优更换策略的存在和唯一性;最后,通过数值例子证明我们导出的结论的正确性,并在所有参数都给定的条件下,通过数值例子求出系统的最优更换策略.     

基于故障相关与外部冲击的两部件系统机会维修研究

在为两部件系统制定预防性维修策略时,传统的研究只考虑故障相关或外部冲击一方面的影响,导致系统的故障率被低估.针对这一问题,文章综合考虑二者的共同影响,且外部冲击的到达服从非齐次泊松过程,更符合实际情况.首先通过年龄预防性维修确定出最优更换周期,然后在年龄预防性维修的基础上引入机会维修,以预防性维修周期内的维修费用率最低为优化目标,利用更新报酬理论构建期望维修费用率的模型,确定出最优机会维修阈值,并通过算例分析了故障相关性与外部冲击对机会维修策略的影响.     

Stress-Strength Structural Reliability Model with a Stochastic Strength Aging Deterioration Process

A stress-strength structural reliability model was proposed with a stochastic strength aging deterioration process. In structural engineering,the deterioration of structure＇s strength should be the total of the deterioration owing to continual wear, fatigue,corrosion,etc.,and the abrupt deterioration as a result of randomly variable loads. The deterioration of structure＇s strength should be influenced by both the internal deterioration owing to direct wear and the external deterioration due to randomly variable loads.Meanwhile,the load process was given as Poisson square wave process. The reliability was derived using stress-strength interference theory. In particular,the reliability was also given when random variables followed the normal distribution.     

Poisson冲击下修理工可多重休假的串联可修系统的可靠性分析

利用向量马尔可夫过程方法和拉普拉斯变换工具研究了冲击环境下由2个相同部件、1个修理工组成的串联可修系统,通过引入补充变量获得了系统稳态故障频度、修理工休假概率、稳态可用度等可靠性指标.此外,还通过算例比较了有关参数对稳态可用度的影响,并对系统进行了效益分析.