考虑报废的K/N冷备份冗余系统可修复备件优化

K/N冷备份冗余系统是提高系统可靠性的重要手段.针对已有分析模型未考虑备件在工程实际中存在一定报废率的客观情况,分析了K/N冷备份冗余系统的特点和工作流程,以最小化维修成本为目标,构建了单层两级的K/N冷备份冗余系统可修复备件优化模型,并基于可修复备件库存分配建模理论,研究了考虑报废后备件保障效能的分析流程和方法;然后采用边际分析法给出该优化模型的求解方法,并应用研究结论对备件的需求量进行预测;最后,通过算例分析验证了文中模型的合理性和适用性.     

基于Markov过程的冗余系统备件与冗余度联合优化

为了合理有效地降低冗余系统全寿命周期费用,同时考虑部件的故障过程、维修周转以及备件的订购补给过程,结合混合准则提出了基于Markov过程的k/n冗余系统可用度模型,实现备件库存配置与冗余度联合优化。首先,通过热备份和冷备份模式下的系统故障率和修复率计算公式,建立了使用可用度模型。然后,基于稳态概率计算全寿命周期费用,并运用备件库存配置与冗余度联合优化算法实现模型的求解。最后,通过数值计算验证可用度模型的正确性以及联合优化的有效性。通过数值计算结果表明,所提出的可用度模型是传统模型的有益改进并且具有普适性。联合优化算例结果显示,冗余系统可用度随冗余度或备件库存的增加而得到提升,而当可用度接近1时若要进一步提高可用度将导致费用急剧增长;全寿命周期费用中备件存储费用的所占比例最高,而备件订购费用最低;算例表明,与仅考虑备件库存优化的方法相比,联合优化使全寿命周期费用降低了8.01%。     

改进布谷鸟算法在结构可靠性分析中的应用

在计算过程中,标准布谷鸟算法（cuckoo search algorithm,CS）中的参数是保持不变的,这影响了该算法的收敛性和计算精度。为了克服这一缺陷,首先探讨了标准CS中飞行步长和淘汰概率两个关键参数的变化规律对该算法全局搜索与局部搜索能力的影响,然后对这两个参数进行了自适应改进,同时,提出了一个具有全局最优导向的搜索方程以进一步提高CS的局部搜索能力和收敛速度。利用改进后的CS与人工神经网络响应面法相结合进行结构可靠性分析。算例分析说明,与标准CS以及粒子群算法和遗传算法相比,所提出的改进CS在进行结构可靠性分析中,能够有效地减少计算时间并提高解的精度。     

基于METRIC理论的超大规模卫星星座多级备份策略

针对超大规模卫星星座可能出现的运行维护成本高、任务可用度低的问题, 结合卫星批量化生产以及采用一枚火箭将多颗卫星送入轨道(一箭多星)的现状, 基于可维修备件多级保障库存技术(multi-echelon technique for recoverable item control, METRIC)提出一种超大规模卫星星座多级备份策略。首先, 阐述了基于METRIC理论的卫星星座多级备份策略模型的原理, 备份策略同时考虑地面备份、停泊轨道备份以及星座轨道备份3种备份模式, 建立了考虑卫星年平均需求量、期望需求量与期望短缺数的星座可用度模型, 包含制造费用和发射费用的星座备份费用模型,以及以星座可用度为约束, 星座备份费用为优化目标的数学优化模型。然后, 以某型超大规模低轨卫星星座为案例研究对象, 使用遗传算法和边际分析法进行求解。最后, 讨论了遗传算法与边际分析法在求解该优化问题时的优缺点。结果表明, 在同一星座可用度指标下, 采用星座多级备份策略可比采用传统两级备份策略有效降低每年备份费用; 在保证星座可用度的前提下大幅降低了超大规模卫星星座的备份费用, 可为精确配置各级备份卫星数量提供参考。     

民用飞机多地域航材支援网络模型研究

航材支援保障对于民用飞机安全可靠营运至关重要, 民用飞机运营在不同地区, 以客户需求为牵引的航材支援同时受到地域环境和运输方式的影响。为了实现民用飞机航材敏捷支持, 本文综合考虑多因素的影响, 提出了航材支援网络节点权衡的嵌套层次分析法(nested analytic hierarchy process, NAHP), 以及基于遗传算法(genetic algorithm, GA)的民用飞机多地域航材支援网络模型。结合民用飞机多地域运营特点, 对航材支援网络影响因素进行研究, 并运用NAHP对航材支援网络节点进行权衡分析, 对备选节点的重要性进行排序以得到航材支援网络目标节点, 从而构建以时效性为优化目标的多地域航材支援网络节点类型定位与多式联运路径优化模型, 并进行GA适用性设计以对模型求解。最后, 通过与人工规划航材支援方案对比, 对所提方法和模型的有效性进行验证。结果表明,所提方法能够合理确定航材支援网络节点的类型和辐射范围, 同时以最短时间完成航材支援任务, 可为民用飞机在多地域运营的航材支援网络搭建提供可行的方法和思路。     

基于元件降额设计的温度步进强化试验剖面设计

针对目前强化试验剖面效率低、成本高的问题，提出了某型弹类电子产品温度强化试验剖面设计框架。结合产品可靠性框图对试验对象进行失效逻辑分析，基于元器件降额的步长设计方法(step design method based on component derating, CD-SDM)优化步长、缩短试验时间，采用基于有限元仿真的确定性分析方法获得工作极限和破坏极限估值，降低步长划分时极限间工作裕度的影响，实现步长、试验时间和其他要素的优化。以某型弹类电子产品高温步进为例验证所提方法，结果表明获得的温度强化试验剖面较传统方法在试验时间上最少可缩短13.33%左右，与传统方法相比减少了1/4的检测次数，优化了目前可靠性强化试验剖面设计对弹类电子产品试验效率低、成本高的问题。     

三参数威布尔分布疲劳寿命分散系数确定方法

推导建立了疲劳寿命服从三参数威布尔分布情况下的最小、最大疲劳寿命分散系数求解方法,阐明了所提方法的计算推导过程.结合算例,阐述威布尔分布的三个参数对最小、最大疲劳寿命分散系数的影响.     

起落架活塞杆刚度对缓冲器吸能特性影响分析

针对活塞杆刚度对起落架缓冲器吸能特性的影响,以某型民机支柱型起落架油气式缓冲器为研究对象,基于多体动力学理论,采用经典的二质量块等效模型,在Adams/Aircraft中建立了考虑缓冲器活塞杆刚度的几何模型,并进行了落震仿真分析。将仿真结果与刚性仿真结果进行对比,结果表明,活塞杆柔性使得缓冲器外筒与活塞杆间的工作环境有恶化的趋势,当活塞杆刚度下降到 之间时,缓冲器吸能效率下降明显,此时需考虑活塞杆刚度使得建模更符合真实情况,并能为起落架结构优化设计提供参考。     

某型民用运输机机翼应力与变形分析

为了探究大型运输机在使用限制范围内,典型载荷作用下机翼的应力分布和变形量,针对某型飞机,建立了机翼翼盒段有限元模型。对巡航状态、最大正过载和最大负过载(1 g,2.5 g,-1 g)三种典型工况进行应力和变形分析。结果显示,巡航状态机翼向上弯曲的最大变形量为1.33 m,32~33号肋区域应力较大;最大正过载时,机翼向上弯曲的最大变形量为3.69 m,应力较大区域与巡航状态类似;最大负过载情况下,机翼向下弯曲的最大变形量是1.81 m,18~19号肋区域应力较大。通过与同级别飞机试验数据的比较,验证了计算结果的准确性。分析结果可为大型飞机机翼结构设计和气动弹性分析提供参考。