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.     

基于动作单元的机电产品故障溯源诊断方法

针对故障在复杂机电产品中传递发展的特点,提出了一种基于动作单元的机电产品故障溯源诊断方法.按照"功能-运动-动作"对整机功能进行结构化分解得到基本的动作单元,并分析动作单元之间的传递过程;在此基础上建立以动作单元和故障现象为节点的贝叶斯网络模型,利用贝叶斯网络的推理算法,计算各个节点的发生概率并追溯最大概率路径,实现动作层的故障动作单元诊断及故障动作单元传播过程诊断;利用故障图对动作单元内部的故障模式及其传递发展过程进行描述,找到引起动作单元故障的根本原因.通过对机电产品动作层和动作单元内部的诊断分析,实现故障现象到故障原因的溯源诊断.将所提出的溯源诊断方法应用到某企业数控转台故障诊断中,结果表明,从运动的角度进行故障溯源诊断,能够有效地诊断出故障动作单元及其传播过程并反映出动作单元内部元件故障的传递发展过程,便于找到导致故障的根本原因,提高了对机电产品故障诊断的效率.     

复杂机电产品基于元动作分解的可靠性建模及故障诊断

为了探讨复杂运动机电产品的故障诊断方法,按照功能-运动-动作(functionsmovement-action,FMA)对复杂机电产品进行结构化分解,根据结构化分解和符号有向图提出了复杂机电产品的可靠性故障诊断模型。为了进一步提高模型的故障诊断能力,将复杂机电产品的元动作定量信息加入模型中,利用模糊数学理论对元动作故障进行定量诊断。采用该方法可以通过对产品运行的变量监测,提高对产品故障的识别能力,为运动复杂机电产品的故障诊断提供基础模型。最后,以某型号加工中心刀库为例,验证了方法的可行性。     

基于运动单元故障建模的装配可靠性控制技术

为提高机电产品装配环节的可靠性,首先采用"功能—运动—动作"的结构化分解方法得到元动作单元,然后对产品历史故障数据进行分析以确定各运动单元的故障模式,并建立运动单元故障树;为提高分析效率,使用二元决策图(BDD)对故障树进行转化,得到故障树的最小割集,并根据基本事件的发生概率计算得到基本事件的重要度;然后根据80/20定律将重要度较高的事件确定为可靠性控制点,分析可靠性控制点故障的故障源,建立基于多色集合理论的故障与故障源间的布尔关系矩阵,提出在装配过程中针对各主要故障原因的可靠性控制措施。研究结果表明:该故障建模和可靠性控制技术能够有效提高装配过程中的可靠性。     

基于元动作的铣齿机机械结构可靠性评估

针对大型数控铣齿设备机械结构可靠性分析不足的问题,文章提出一种基于元动作的铣齿机机械结构可靠性评估方法。首先引入元动作理论,采用功能-运动-动作(function-movement-action, FMA)分解方法对数控铣齿机床进行功能分解,得到元动作单元集;对元动作单元进行故障模式及影响分析,运用模糊TOPSIS(technique for order preference by similarity to an ideal solution)方法优化其风险评估排序能力,提取关键元动作单元;对关键元动作单元进行故障树分析(fault tree analysis, FTA),引入故障树贝叶斯理论,提升其故障溯源推理能力,实现数控铣齿机床可靠性评估能力优化;最后以某公司数控铣齿机床为例,验证了该模型的有效性。     

数控机床基于元动作的FMEA分析技术研究

目前用于机电产品的故障模式及影响分析法实施起来较为繁琐、费时且容易出错,同时该方法选取的分析对象也无法反映机电产品"运动决定功能"的特点.为解决这一问题,首先按照"功能—运动—动作"的分解思路将机电产品的功能分解为最基本的动作——元动作;其次,对元动作的性质进行分析,并探讨了将其作为机电产品故障模式及影响分析的研究对象的合理性;再次,以此为基础提出了一种适用于机电产品的元动作故障模式及影响分析法;最后,在合理性、适用性、简易性等方面对传统方法与所提方法进行了对比,凸显了本文所提方法的优势.以国内某型号的数控机床为对象进行分析,验证了所提方法的适用性和有效性,同时也提高了机电产品故障分析的准确性和效率.     

基于Gamma过程的金属材料剩余强度退化模型

针对多级载荷作用下零件剩余强度未考虑加载次序的问题,基于Schaff模型,引入载荷次序影响因子,对Schaff模型进行修正,建立考虑载荷加载次序影响的等损伤比剩余强度预估模型.借助Gamma函数的形状参数和尺寸参数对零件的强度退化过程进行描述.采用45^#钢和30CrMnSiA的疲劳试验数据验证模型的准确性.结果表明:修正的等损伤比剩余强度模型预测精度要优于Schaff模型,且Gamma过程与零部件强度退化过程相吻合.     

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.     

基于多阶段退化建模的谐波减速器实时可靠性评估与寿命预测

谐波减速器是工业机器人的关键核心部件,其可靠性的实时评估和剩余寿命预测对于提升工业机器人的工作性能和健康监管具有重要意义.作为一种复杂的高精度机械部件,其退化过程表现出明显的多阶段性特点.因此,针对谐波减速器的退化特性,提出基于Gamma过程的多阶段退化模型对谐波减速器性能退化过程进行精确描述.首先,根据谐波减速器退化趋势的变化,进行多阶段退化过程的划分;然后采用历史性能指标数据,基于最大皮尔逊相关系数准则估计模型先验分布的超参数,建立基于Gamma过程的多阶段退化模型.在此基础上,针对在役设备的实际运行特点和工程现场中性能指标数据获取困难的问题,提出采用振动特征来建立高斯过程回归模型,对性能指标值进行精准预测以实现对退化模型后验分布参数的实时更新.最后在此基础上对谐波减速器进行实时可靠性评估和剩余寿命预测.通过对谐波减速器可靠性实验数据的分析表明,所提出的方法能够实现可靠性的实时评估,并且与单一阶段退化模型相比,该方法对剩余寿命的预测精度更高.