连续系统强度分布的确定方法与可靠度计算

由于目前缺少较好的数学模型对管道类连续系统进行可靠性分析,将连续系统离散成由若干实体单元组成的一个"串联系统".应用最小次序统计量推导出连续系统强度分布函数的Weibull表达式.通过参数变换法确定连续系统的强度分布,而且强度分布能通过实验所确定的参数来表示.应用最大似然估计法对连续系统强度分布的参数进行估计.建立了系统级应力-强度干涉模型,能够反映单元间的相关失效的影响,并模拟连续系统的可靠度与其长度之间的关系.研究表明,所建立的可靠性模型为不同尺度的连续系统的可靠性评价提供了依据,并且大尺度连续系统的可靠度具有下限值.     

钢缆类相关失效系统的可靠性分析

对钢缆进行力学性能分析及可靠性建模,能够对其在使用过程中的可靠性进行评估.首先,通过将钢缆简化为并串联模型,考虑了Weibull效应和Daniels效应对其力学性能的影响;然后,应用次序统计量推导出具有Weibull效应的串联系统强度的Weibull分布表达式;其次,分析了具有Daniels效应的并联系统的强度计算公式和分布函数;最后,在不作钢丝失效独立的假设下,通过条件概率和分步计算对钢缆进行了可靠性建模.研究表明,所建立的钢缆类并串联系统可靠性模型能够为钢缆的可靠性分析提供依据,并且能反映相关失效的影响.     

共因失效系统可靠性的截尾次序统计量模型

以载荷-强度干涉理论为基础,以共因失效机理为依据,借用次序统计量的概念,通过实际样本强度分布(即系统中n个零件的强度分布)与次序统计量的映射关系,针对3种典型系统,提出了基于两端截尾次序统计量的系统级串联、并联及表决系统的可靠性模型.应用Monte Carlo模拟方法验证了模型的正确性.与传统独立失效模型和共因失效理论分布模型相比,采用两端截尾次序统计量模型计算的可靠度最符合机械系统的实际可靠度.     

考虑载荷作用次数的失效相关系统可靠性模型

研究了随机载荷作用次数对系统可靠性的影响,运用载荷-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了随机载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.考虑系统中零件的失效相关性,在不作独立假设的前提下,运用系统级载荷-强度干涉模型建立了串联系统和并联系统可靠性模型;根据随机载荷作用的统计学意义,运用顺序统计量理论建立了载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数,在此基础上,建立了载荷多次作用下的失效相关系统可靠性模型.并运用Monte Carlo方法对随机载荷多次作用下的失效相关串联系统可靠性模型进行了仿真实验,验证了本文模型的正确性.     

疲劳与强度耦合下结构系统可靠性研究

本文首先建立了考虑疲劳载荷和静载荷同时作用下的结构系统可靠性分析模型.并针对在疲劳与强度耦合下的结构系统可靠性分析中,采用改进的分支限界法搜索主要失效模式存在计算量过于庞大的问题,提出一种基于增量时间法来判别系统主要失效模式.引入承损伤比和承力比两个参数,并以该阶段系统的时间增量最小为准则选取进入主要失效模式的单元,组合顺序失效元即可生成系统主要失效模式.该方法可为快速合理评估结构系统可靠性提供理论参考依据.     

随机结构系统综合考虑静强度、刚度和疲劳的多失效模式的可靠性分析

在结构系统使用过程中, 将可能出现多种失效形式, 例如静载失效、疲劳失效和刚度等失效形式. 根据疲劳载荷造成的随机裂纹对结构极限应力和截面模量的影响, 给出了结构构件在裂纹扩展下的构件剩余抗力的表达形式, 分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式, 并考虑了各失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响. 具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理以及各失效模式之间的相关性, 给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法. 结合数值算例对结构系统进行了综合考虑静强度、刚度和疲劳的可靠性分析, 表明在不同的使用年限内, 结构系统失效概率是不同的, 静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响也是不同的; 该方法比只考虑单一因素(或静强度、或疲劳、或刚度等)下的结构系统可靠性分析更符合结构系统使用的真实情况.     

具有多种缺陷的船舶结构系统的可靠性分析

本文分析了含有初始变形、焊接残余应力、裂纹和局部凹陷等多种缺陷对板的极限强度的影响,给出了该板单元的可靠性计算和敏度分析的表达式.对含有多种缺陷板单元组成的结构系统,进行了可靠性分析,给出结构系统的失效机理、失效路径和总体可靠性指标的计算方法.推出了含有多种缺陷板元失效后,对残余结构影响的反向节点力计算公式,及系统可靠性指标的敏度表达式.保证了计算精度和可靠性分析的合理性,同时也便于找到影响结构系统可靠性的薄弱板单元.最后通过船舶结构的一个舱段,对比开展了含有多种缺陷与不含缺陷的结构系统的可靠性计算及敏度分析,以说明本文提出方法的有效性.该文提供的方法为结构系统的设计及制定合理的维修和更新策略提供了参考.     

基于遗传算法的层合板结构的可靠性优化设计

采用遗传算法分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化问题．优化设计时，以层合板结构的厚度最小为目标函数，以可靠度要求为约束条件．在可靠度分析中，取初始缺陷、强度参数、单元层的厚度为随机变量，采用一阶矩法和Tsai-Wu准则分析每个单元层的失效概率，系统失效概率的计算基于串联系统假定．通过比较遗传算法与序列二次规划法的计算结果，证实了遗传算法用于可靠性优化设计的有效性．     

结构系统强度和刚度耦合的可靠性分析

基于计算结构力学概念,提出框架结构强度和刚度耦合的可靠性分析方法,解决了极限状态函数和内力的连续生成问题.将该方法与分枝定界法相结合对系统加以分析,计算了结构的总体失效概率.文中方法实现了变更结构的连续可靠性分析,简化了繁琐的总刚运算,为结构退化为机构提供了新判据,加快了系统失效模式的搜索速度,提高了结构系统可靠性分析的时效.     

复合材料层合板的可靠性优化和鲁棒特征

采用遗传算法分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化和鲁棒问题．单元层可靠性分析时,取初始缺陷、强度参数为随机变量,采用一阶矩法和Tsai—Wu准则分析每个单元层的失效概率．系统失效概率的计算基于首层失效假定,把系统看作为单元层的串联结构,系统中任何一个单元层的破坏就看作为系统的失效．在此基础上,对结构的可靠性优化和鲁棒特征进行了研究,分析了对称层合板的层数、可靠度和纤维方向角之间的关系,为结构设计提供参考．     

高压交联聚乙烯电缆绝缘结构的可靠性设计方法

采用可靠性理论中的应力-强度干涉模型来设计交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘厚度，通过考虑绝缘强度的概率分布与所承受电压分布之间的相互干涉来计算绝缘可靠度。采用的可靠性设计方法可以使所设计的国产220kV XLPE电缆绝缘厚度从27mm减薄到23mm。计算结果表明，在制造过程中，减小绝缘厚度分布的标准差可以提高电缆的可靠度。     

基于LabVIEW的汽车线束检测系统

介绍了虚拟仪器及其开发环境LabVIEW构建汽车线束检测系统的方法和技术。研究了1 024根线束解码电路的硬件设计方法及线束阻抗的测量方法,实现了LabVIEW与数据库系统的访问和操作。     

基于ESPN的制造系统多任务可靠性研究

以一个有三台机床并同时进行多个加工任务的制造单元为例,采用扩展随机Petri网对其进行多任务可靠性建模,该模型不仅可以适应任意分布的制造系统,同时克服了传统的可靠性建模方法无法兼顾制造系统生产过程的时间动态特性.在此基础上基于Petri网行为表达式,并将矩母函数思想引入其中,则不必生成可达标识图就可通过计算模型的传递函数,进而得到整个系统的多任务可靠度,由此可以更直观地反映具有多种加工任务的整个制造系统的运行性能.     

基于离散伽辽金法的薄壳断裂数值模拟研究

为了研究材料力学性能和断裂机制,达到对脆性材料可靠性预测的目的,以离散伽辽金法为断裂建模理论依据,结合三维有限元数值模拟软件来对薄壳材料的形变和断裂进行模拟．传统的有限元方法依赖于预先定义的单元信息,一旦发生断裂,材料的结构刚度就需要重新定义．引入离散伽辽金弱形式积分方法对薄壳材料的断裂进行建模,实现对单元的离散化,并且保证了单元的连续性和稳定性．通过借助介面单元,使得材料在发生断裂时,裂纹尖端区域的单元可以动态地被粘接单元所代替,从而提高问题的求解效率．通过与实验值对比,证明了模拟结果的有效性,说明了以该离散伽辽金法为理论依据的模型是有效的．     

Design and RAMS Analysis of a Fault-Tolerant Computer Control System

This paper presents a fault-tolerant computer system. It is designed as a double 2-out-of-2 architecture based on component redundant technique. Also, a quantitative probabilistic model is presented for evaluating the reliability, availability, maintainability and safety (RAMS) of this architecture. Hierarchical modeling method and Markov modeling method are used in RAMS analysis to evaluate the system characteristics. The double 2-out-of-2 system is compared with the other two systems, all voting triple modular redundancy (AVTMR) system and dual-duplex system. According to the result, the double 2-out-of-2 system has the highest dependability. Especially, the system can satisfy the safety integrity level (SIL) 4, which means the system's probability of catastrophic failure less than or equal to 10-8 per hour, therefore, it can be applied to life critical systems such as high-speed railway systems.     

基于分治法的系统可靠性建模方法

提出一种基于分治法的系统可靠性建模分析方法, 解决了大型复杂系统建立系统可靠性模型的问题, 并以某舰载作战系统为例给出了如何运用该方法建立系统的可靠性模型, 获得了该复杂系统的可靠性模型.     

单导体传输线与屏蔽电缆串扰问题的研究

采用时域BLT方程对单导体传输线和屏蔽电缆的串扰问题进行了研究。将单导体传输线和屏蔽电缆的串扰模型分解为内、外传输线系统,应用时域BLT方程对内、外传输线系统求解,分别得到屏蔽层和芯线上的电压、电流响应,内、外传输线系统通过转移阻抗联系起来。研究了不同频率正弦波激励时,同轴电缆和双芯屏蔽电缆屏蔽层和芯线终端的时域串扰响应。仿真结果表明同轴电缆和双芯屏蔽电缆芯线终端的串扰响应幅值随着激励源频率的增大而增大。     

基于接触疲劳强度的滚动轴承寿命预测模型

本文运用机械可靠性理论,将滚动轴承处理为由内圈,外圈和滚动体串联而成的机械系统,并认为它们的接触疲劳寿命服从三参数威布尔分布.在此基础上导出了以接触疲劳强度为基础的滚动轴承疲劳寿命预测公式.同时证明了Lundberg-Palmgren方法的寿命公式为新模型的一个特殊形式.