基于多阶段-随机维纳退化过程的产品剩余寿命预测方法

针对退化失效型产品的剩余寿命预测是开展其视情维修的关键前提。考虑到一些产品性能退化过程具有多阶段非单调的特点,提出基于多阶段-随机维纳退化过程的产品剩余寿命预测方法。针对产品退化过程的每一阶段,主要考虑以高应力加速退化试验数据为先验信息,不预先给予Wiener过程参数的假定分布,而利用加速因子将高应力下的参数估计值折算到正常应力下的参数值;再通过使用Anderson-Darling方法确定参数的最优分布,作为参数的先验分布;然后通过Bayes方法利用产品正常应力下实时退化数据对参数先验分布进行更新,得到参数后验分布,进而对产品的剩余寿命进行预测;最后以某型加速度计为实例验证了所提出的方法适用性和有效性。     

利用Fisher信息矩阵确定伽玛分布的无信息先验

先验分布的选取一直以来是贝叶斯学派研究的重点,尤其是在无先验信息的情况下如何确定先验分布是贝叶斯学派关心的焦点,文章根据Jeffreys提出的利用Fisher信息矩阵确定无信息先验分布的方法,给出伽玛分布在三种情况下的无信息先验.     

维修性小子样验证中先验信息的融合方法

研究了在Bayes小子样验证方法中多源先验信息的融合问题。由于维修时间取值具有跳跃性大、范围较宽的特点,采用随机加权法将先验信息表示为先验分布。分别提出了基于均值和基于样本量的先验分布权重因子,在此基础上,建立了基于质量因子计算先验分布权重的模型。通过计算综合先验分布与假设的正态分布的概率密度误差,对其融合后为正态分布的假设进行了检验,同时也提出了准确计算分布模型参数的方法。通过某舰船装备维修性先验信息融合的实例表明了方法的有效性及准确性。     

基于Bayes理论的五轴加工中心MTBF指标预测方法

根据量产的相似机床产品的历史失效数据确定某五轴加工中心MTBF的先验分布,应用Wilcoxon-Mann-Whitney秩和检验法对先验信息与现场数据进行相容性检验,利用Bayes方法融合先验信息和该加工中心小子样现场失效数据对其进行实时可靠寿命预测.研究表明:该加工中心的故障时间满足β=1.909 3,α=919.495 1的两参数Weibull分布;加工中心MTBF的点估计值为815.80(h),区间估计结果为[576.70(h),1 232.42(h)].所述方法适用于小子样情况,对特种机械产品的可靠寿命预测与评估具有普遍意义.     

贝叶斯原理的不确定度评定方法比较

针对仅依据测量样本信息进行不确定度评定的局限性,利用贝叶斯信息融合原理,分别研究了基于无信息先验、共轭先验和最大熵先验分布的测量不确定度评定与更新方法,使评定过程充分融合历史先验信息和当前样本信息,提高了测量不确定度评定的可靠性。仿真实例表明:无信息先验方法没有将各组测量数据融合,其仿真结果波动最大;共轭先验方法仿真结果波动较大,经过多次数据融合逐渐趋于理论值;最大熵先验方法仿真结果波动较小,经过数据融合逐渐趋近于理论值。     

一次性作用产品可靠度的Bayes置信下限

针对高价值一次性作用产品的小样本可靠性评估问题,选用带有k因子的先验分布,基于贝塔分布的双层先验分布,以及基于均匀分布的双层先验分布,研究了一次性作用产品的可靠度置信下限的估计方法.由模拟研究得出,在有历史数据时,基于k因子贝塔先验分布的估计方法比WCF方法精确;在有不完全历史信息时,基于贝塔双层先验分布的方法比基于均匀双层先验分布的方法精确.     

先验分布确定方法的分类研究

先验分布的确定问题是贝叶斯统计学首要的基本问题。根据统计推断所利用的3种信息(先验、总体、样本信息)的不同应用,对常用的先验确定方法进行了一定的分类整理,并提炼了数据控制下的先验这一概念,以区别无信息先验和非主观先验概念。     

基于KULLBACK信息融合方法的系统可靠性评估

在产品具有多源验前信息的情形下,讨论冷贮备系统的可靠性评估问题,运用Kullback信息作为分布之间距离的度量,在Kullback信息的融合准则下对多个先验分布进行融合。并以融合后的先验分布作为产品的最终验前分布,对冷贮备系统的可靠性指标进行Bayes估计。最后进行的计算机随机模拟结果表明,文中所提出的方法合理且便于应用。     

基于Bayes的火箭弹高、低温环境试验方法

针对现有国军标规定的高、低温环境试验用弹量难以适用昂贵火箭弹定型试验的需要,提出了应用专家经验和Bayes方法的高低温环境下减少试验用弹量的试验方法.根据检测人员对标准样柱裂纹和脱粘检出结果,利用混合Beta分布确定检测人员每天检出概率的先验分布,导出在一定检出率要求下的检测次数,采用先验和Bayes方法确定高低温环境下的试验用弹量,与现行方法相比,在不降低试验要求的情况下,大幅度减少了试验用弹量.     

考虑随机退化和信息融合的剩余寿命预测方法

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,提出了一种融合产品现场实测性能退化数据与同类产品常规退化试验信息、历史寿命信息的个体剩余寿命预测方法.建立了基于Wiener过程的产品剩余寿命模型;考虑到个体之间的性能退化差异性,假定Wiener过程参数服从随机分布模型,建立了个体现场实测退化数据下分布参数的贝叶斯估计模型,给出了超参数后验估计公式;分别建立了退化数据和寿命数据下的完全似然函数,构建了基于最大期望算法的超参数先验估计模型;通过实例分析验证了所提方法的正确性和优势,结果表明本方法可有效处理个体现场实测退化信息与同类产品先验信息之间的剩余寿命预测问题.     

Wiener过程性能退化产品可靠性评估新Bayes方法

针对Wiener过程性能退化产品的可靠性评估问题,通过分析先验分布和损失函数两个因素,提出一种新的Bayes方法.假定Wiener过程参数服从共轭先验分布,对求解参数的后验分布进行理论分析;基于平方损失、绝对损失、0-1损失3种损失函数,分别求得Bayes估计结果;对航空发动机可靠性评估进行了实例分析.相对于已有方法,该方法在求解参数的后验分布时具有更广泛的适用性,并且运算过程更简单.对于民航发动机可靠性评估这一特定应用,3种损失函数中选取绝对损失函数时参数估计的拟合程度最优.     

关于机械学科发展战略的若干思考

根据长期从事机械学科教学、科研和产品设计工作的体会,归纳出以下几点结论:现代机械正向着"极端制造"方向、综合集成方向、信息化方向和科学发展观指导下的方向发展;机械学科应围绕中国机械产品的薄弱环节和国家需求开展研究工作;而国际上正在研究与开发的新技术、新理论和新方法,应该是发展战略的主要内容之一;在产品研究与开发过程中,直接影响产品总体质量的是产品的设计方法,今后应该进一步加强宏观研究和微观研究的结合,以便使中国在设计理论与方法的研究上取得更大的突破。     

Bayesian Assessment for Reliability of Binomial Components Based on Information Fusion of Similar Products

A modified Bayesian reliability assessment method of binomial components was proposed by fusing prior information of similar products.The traditional Bayesian method usually directly used all the prior data,ignoring the differences between them,which might decrease the credibility level of reliability evaluation and result in data submergence.To solve the problem,a revised approach was derived to calculate groups of prior data's quantitative credibility,used for weighted data fusion.Then inheritance factor was introduced to build a mixed beta distribution to illustrate the innovation of new products.However,in many cases,inheritance factor was determined by Chi-square test that could not give out exact result with respect to rare failures.To make the model more precise,Barnard's exact test was suggested being used to calculate the inheritance factor.A numerical example is given to demonstrate that the modified method is successful and rational,while the classical method is too conservative and the traditional Bayesian method is too risky.     

设计任务驱动的工具类产品创新

基于传统工程设计框架,设计人员在工具类产品设计初期很少考虑社会技术因素,用户在完成具体任务实现物料加工的过程中所产生的产品交互等实际问题易导致工具类产品本身的设计迭代。通过集成不同的设计理论与方法,如社会技术系统理论(social technology system, STS)、情景分解法、任务分析法、FBS(function-behavior-structure, FBS)模型、TRIZ(teoriya resheniya izobreatatelskikh zadatch)等,在设计阶段融入对使用者的要求,针对工具类产品建立一种以设计任务驱动的产品创新设计过程模型。将工具类产品创新设计过程模型分为设计任务识别、设计任务分析与设计方案产生三个阶段。首先利用情景分解法与任务分析法结合并引入功能分析进行量化来发现、确定设计任务;从社会技术因素与技术因素两方面研究FBS模型,利用功能模型等方法分析设计任务,引入时间参数构建任务元——时间模型;在设计方案产生阶段通过构建基于任务元的设计方案产生过程模型,确定最终设计方案。以曲线锯为例验证了该设计过程的有效性,研究有助于提高产品创新设计效率,减...     

两参数BS疲劳寿命分布的拟合检验以及环境因子的近似区间估计

两参数Birnbaum-Saunders(BS)疲劳寿命分布是概率物理方法中的一个重要的失效模型,它比常用的寿命分布,如威布尔分布、对数正态分布,更适合描述某些由疲劳引起失效的产品的寿命规律,其主要应用于对疲劳失效以及电子产品性能退化失效的分析研究.在全样本场合,利用徐晓岭等的研究中刻度参数的对数矩估计的性质,构造了两参数BS疲劳寿命分布拟合检验的检验统计量,并通过3个实例说明拟合检验方法的应用性.给出了两种求两参数BS疲劳寿命分布环境因子近似区间估计的新方法,通过Monte Carlo模拟与原有的方法进行了比较,发现利用对数正态近似的方法优势明显,并通过一个算例说明方法的应用性.     

一种新的自适应维纳滤波方法

针对经典维纳滤波器存在的不足,提出一种新的自适应维纳滤波器.该滤波器能够根据不同的图像特性在给定的多个模板之间自适应地选择模板,使得滤波效果更加理想;并且相对于传统的维纳滤波方法,可以较完整地保存图像的轮廓信息.试验结果表明,新的自适应维纳滤波方法在主观和客观性能方面比传统的维纳滤波方法均有较大的改善.     

基于熵权与专家经验综合定权的DLG产品质量的模糊综合评价

在数字地图产品的模糊综合评价中,各评价因素的权重常根据专家经验给定的,这样具有相当程度的主观性,给评价结果的可靠性带来影响.采用熵值与专家经验综合定权的方法,利用升岭形分布确定隶属函数的方法对某DLG产品质量进行了模糊综合评价.通过实例的对比分析,所提方法不仅克服了以往的经验确定权重人为因素的影响,而且减少了基于熵权法...     

基于振动环境预测的结构动力学特性分析

针对载荷测试技术的局限性,提出一种以加速度响应为输入快速稳定求解工程结构动力学的分析方法.以试验测试加速度为输入激励,运用基础运动激励动力学特性分析方法,对某重型牵引车电瓶框总成模型进行仿真分析,获得模型在该激励下的强度分布和动力学响应,并与相应的实际路面试验测试结果进行对比,验证方法准确性.研究结果表明,本文提出的方法能准确有效地求解工程结构的动力学特性,对于企业缩短产品的研发、设计周期具有工程应用价值.