数控机床故障分析与可靠性评价技术的研究

针对传统数控机床可靠性建模时只考虑故障间隔时间而忽略故障性质的现象，提出兼顾机械故障和电气故障的混合威布尔分布模型，进而提高模型准确度.利用最大似然法来确定混合威布尔分布模型参数，用皮尔逊相关系数来确定数控机床各故障时间之间的关系.并通过K-S方法对模型进行检验， 最后确定其符合混合威布尔分布，并运用可靠性评定方法得出数控机床的平均无故障时间.     

基于定数截尾样本的高档数控机床可靠性评估

在对某一高档数控机床进行可靠性评估时,当得到的数据为不完全的定数截尾样本,最好的建模方法就是威布尔分布,通过参数估计中的最好线性无偏估计得到威布尔模型的两参数值.并根据可靠性指标,失效率函数和平均无故障时间来对模型进行可靠性评估,从而得到该机床正处于偶然失效期,且该机床发生故障的频率稍高.     

一种考虑风险的机会维修模型

基于对部件故障导致设备停机的风险评价,建立了考虑风险的机会维修模型.该模型采用役龄残余因子描述不同维修方式对部件故障率的影响,并推导了多次维修时故障率演化的递推关系.克服了以往模型仅考虑运行时间,忽视设备劣化过程非线性以及部件故障导致设备停机损失的不足.以故障率服从威布尔分布的多部件设备的算例分析结果表明,该模型符合实际情况,能够为维修决策提供有力支持.     

循序Ⅱ型删失数据下可靠性参数置信区间估计方法

修正威布尔分布模型能够准确表征复杂航空装备故障率"浴盆曲线",利用该模型构建置信区间估计方法。以循序?Ⅱ型删失数据下修正威布尔分布的最大似然点估计方法为基础,设计了基于自助法的置信区间估计方法。通过案例分析,对一组失效数据进行拟合,根据按百分比排列的自助算法,获取了修正威布尔分布的参数估计值和置信区间,与Bayes区间估计结果进行了对比,得出以下结论:同等置信度水平下,用自助法进行区间估计避免了复杂的运算,方法简单且结果准确,为循序Ⅱ型删失计划下的可靠性评估问题提供了可行的理论分析方法。     

基于比例故障率模型的柴油发动机视情维修决策

为提高柴油发动机运行的可靠性,减少维修费用,建立了一种基于威布尔比例故障率模型的车用柴油机的视情维修决策模型。首先利用AIC准则选择了威布尔分布作为故障数据的最佳分布,然后使用PCA将润滑油中各种金属含量数据进行了加权融合,得到了更加全面有效的特征协变量,继而将处理后数据通过最大似然估计得到了模型参数估计值;再综合单位维修费用最小和可用度最大的原则,建立了综合维修优化模型,基于该模型求得了最优预防时间间隔以及相应的视情维修决策模型。最后通过同类型柴油发动机实例进行了分析和验证,结果表明,该方法可用于柴油发动机的视情维修决策,降低了维修的费用,提高了运行可靠性及可用度。     

基于Hilbert变换与威布尔分布的轴承早期故障诊断

提出一种结合Hilbert变换与威布尔(Weibull)分布的早期故障特征提取新方法.首先对滚动轴承的振动信号进行Hilbert变换,求出其包络,然后将包络拟合为双参数威布尔分布模型,并求出威布尔分布负对数似然函数,将其作为表征滚动轴承运行状态的特征向量.最后,利用欧氏距离判别法进行滚动轴承的故障识别与分类.实验结果表明所提方法的有效性和可行性.     

基于RCM的冶金单体设备预防性维修模型

应用以可靠性为中心的维修(RCM)方法对冶金单体设备的维修策略进行研究.以开卷机为具体对象,引入役龄回退因子对设备役龄进行修正,采用威布尔分布对设备的故障间隔时间进行拟合,得到设备的故障率函数,并以设备维修总成本最小化为目标,建立基于可靠性和经济性约束的不完全预防性维修模型.通过一个算例对该模型进行了验证.     

有限时间区间预防性维修策略的优化

运用役龄回退因子的概念，建立了预防性维修前后故障率的递推关系，并以故障时间分布符合威布尔分布的设备为例，构建有限时间区间的预防性维修策略的优化模型，克服了无限时间区间优化模型不可操作的缺点．该模型为维修计划的制订和现场的作业调度提供了决策支持．     

数控机床小样本类型子系统的可靠性建模

数控机床中很多子系统故障数很少,属于小样本的类型,使用传统经典可靠性建模方法进行建模往往会有较大的误差。对于小样本类型的故障数据,首先使用极大似然估计方法估计出各子系统故障间隔时间威布尔分布模型的参数,再采用参数偏差修正方法对各威布尔分布的模型进行修正。最后使用D检验法和误差面积比检验法检验参数偏差修正的效果,检验结果证明了修正后的模型更优。     

基于二次置换方法的广义威布尔分布及性质

指数威布尔分布在可靠性分析中应用广泛.基于二次置换方法,将基准分布取为指数威布尔分布,构建了新的四参数威布尔分布,并研究该分布的相关统计性质.给出了该分布的分布函数、密度函数、生存函数、失效率函数及逆失效率函数的解析表达式,分析了模型参数对密度函数及逆失效率函数的影响;给出了分位数函数、k阶矩和矩母函数的计算公式.利用极大似然法对模型参数进行估计.作为应用,使用R语言对一组具体数据进行数值模拟,结果表明所提出的四参数威布尔分布具有拟合优势.     

基于混合威布尔分布的水稻插秧机的可靠性分析及剩余寿命预测

为了更准确描述水稻插秧机的失效规律,提高可靠性分析的准确性,对某型水稻插秧机的故障数据进行分析,采用两参数混合威布尔分布对水稻插秧机进行建模。以残差平方和最小为优化目标,建立参数估计优化模型,利用改进粒子群算法对其进行求解,然后采用K-S检验法对模型进行检验,对比单一威布尔模型、混合威布尔模型与水稻插秧机失效数据之间的拟合程度,得出使用两参数混合威布尔模型评估水稻插秧机可靠性的合理性,在此模型的基础上计算得到水稻插秧机的平均无故障工作时间为161.75h,中位寿命为147.14h,特征寿命为191.31h,且在可靠度为0.6时,预防性维修周期为115.19h,最后在混合威布尔分布模型的基础上计算出剩余寿命-可靠度的关系,可定量分析插秧机在一定使用时间下的剩余寿命,从而进行预测性维护。     

基于SMP准则的冻融受荷岩石损伤软化模型

运用损伤理论研究岩石的本构关系一直是岩石力学的热点问题。为进一步深入研究岩石的本构关系,本文根据现有损伤理论,基于SMP破坏准则,采用双参数Weibull统计损伤分布描述岩石微元体的破坏,定量分析了冻融受荷岩石损伤软化规律,构建了冻融受荷岩石统计损伤软化模型,并运用峰值点的偏导数方法确定其参数,最后引用前人相关力学试验数据对模型的合理性进行验证。研究表明：所建的预测模型曲线可以表征岩石的损伤变形,验证了冻融受荷岩石损伤软化过程的一般规律;运用SMP准则可以对冻融-荷载作用下岩石变形特性进行刻画,为冻融荷载作用下岩石变形破坏机制提供了思路。     

Reliability evaluation of bladder accumulator with no failure data

As a bladder accumulator is a high reliable and long life component in a hydraulic system,its cost is high and it takes a lot of time to test its reliability,therefore,a reliability test with small sample is performed,and no failure data is obtained using the method of fixed time truncation. In the case of Weibull distribution,a life reliability model of bladder energy storage is established by Bayesian method using the optimal confidence intervals method,a model of one-sided lower confidence intervals of the reliability and one-sided lower confidence intervals model of the reliability life are established. Results of experiments show that the evaluation method of no failure data under Weibull distribution is a good way to evaluate the reliability of the accumulator,which is convenient for engineering application,and the reliability of the accumulator has theoretical and practical significance.     

非均质混凝土细观数值模型及其在双边裂纹加载中的应用

基于混凝土细观层次的结构特征,通过Weibull随机分布函数引入材料的非均匀性,结合细观单元的弹塑性各向异性损伤模型,建立了非均质混凝土破坏过程的细观数值模型。然后运用所建立的细观数值模型,对双边裂纹非均质混凝土在双轴加载条件下的渐进破坏过程进行了数值试验,所得结果与Suaris的试验结果基本一致,从而验证了所建立的模型的合理性,为从细观层次研究混凝土的渐进破坏过程、揭示混凝土的破坏机理提供了一种新的数值试验手段。     

岩石统计损伤本构模型与试验

基于Mohr-Coulomb破坏准则以及岩石微元强度服从Weibull函数随机分布假设,通过有效应力原理引入孔隙水压力,构建了新的统计损伤本构模型,该模型可以考虑孔隙体积变化和损伤阀值的影响。此外,提出了一种新的岩石微元强度计算方法。为使模型参数具有明确的物理意义,采用应力~应变曲线峰值点强度确定模型参数m和F0。采用砂岩常规三轴压缩试验对本构模型的合理性进行验证,并在此基础上,分析岩石损伤演化、孔隙率变化规律,探讨围压对模型参数的影响。结果表明,该模型能够较好地反映岩石三轴应力~应变关系。     

铝合金腐蚀损伤统计研究

运用LY12CZ的腐蚀实验数据,根据高强铝合金的失效模式:点蚀—晶间腐蚀—剥蚀,建立了对最大腐蚀深度分类的概率神经网络模型,输出结果与实验数据比较吻合。在此基础上,对分类后的最大腐蚀深度的统计研究表明:高强铝合金点蚀的最大腐蚀深度服从Gumbel第一型极值分布,晶间腐蚀阶段服从正态分布和三参数威布尔分布,发生剥蚀后的最大腐蚀深度服从三参数威布尔分布。对高强铝合金的最大腐蚀深度,应用三种或两种分布类型,而非单一分布来表征其分布规律。     

基于损伤等效原理的并联系统相关失效可靠性分析

在考虑零件寿命服从Weibull分布的条件下,针对两个零件的并联系统进行相关失效分析,提出了一种分析相关失效的等效损伤转换方法,并基于损伤等效转换原理及全概率公式对并联系统进行相关失效可靠性建模;应用Monte Carlo仿真验证所建立的模型的正确性.研究表明,这种基于损伤等效原理的并联系统可靠性模型能够很好地反映并联系统零件间的相关失效,并且能够满足损伤等效准则,优于等概率转换法所建立的模型;从而为零件寿命服从Weibull分布的并联系统可靠性分析提供了一种新的方法.     

桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋概率S-N曲线研究

为研究桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋的疲劳特性,对HRB500钢筋标准试件进行对称循环荷载下轴向拉压疲劳试验,得到不同应力水平下HRB500钢筋标准试件的疲劳寿命及其累积失效概率.在此基础上,以相关系数p和Theil不等系数u作为估计精度评价指标,对3种常用的三参数威布尔分布参数估计方法进行对比研究,并用精度最高的灰色预测法对HRB500钢筋标准试件疲劳寿命的威布尔分布参数进行估计,得到不同应力水平下HRB500钢筋疲劳寿命分布函数.最后,基于Kohout-Vêchet方程,建立全应力水平范围内可靠指标为4.2的HRB500钢筋概率S-N曲线.本文的研究成果可为服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋疲劳寿命预测模型的建立提供试验依据.