载荷共享并联系统疲劳累积损伤可靠性模型

针对存在载荷传递、分担的并联系统,传统的并联系统可靠性模型已不适用.为了有效处理载荷共享并联系统的可靠性问题,首先分析了并联系统的相关失效,并分步计算并联系统可靠度,应用全概率公式和Miner理论对并联系统进行了疲劳累积损伤可靠性建模.其次,运用Monte Carlo方法对零件寿命服从Weibull分布的并联系统可靠度进行了模拟计算,同时对零件寿命服从对数正态分布的并联系统可靠度显式计算公式进行了推导.建立了变应力作用下并联系统疲劳累积损伤可靠性模型.     

单元寿命服从任意分布的共载并联系统可靠性

在共载并联系统可靠性分析的基础上,根据条件概率及全概率理论,将系统各单元在各载荷阶段的寿命过程通过等效累积失效概率模型折合到后续寿命过程中,给出任意寿命分布下的共载并联系统可靠性模型通式.然后分析其求解方法,建立系统可靠度的蒙特卡罗仿真方法.为满足工程需要,提出系统可靠度的上下界法.算例证明了模型及算法的通用性、可行性.     

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.     

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.     

冗余系统共因失效概率预测模型

根据可靠性数学理论,从零件失效物理模型应力-强度干涉模型出发,把零件失效概率看作是服从某种分布的随机变量,推导了冗余系统共因失效概率预测模型的数学表达式.通过Monte Carlo仿真法和神经网络技术,得到了该随机变量的分布类型及分布参数.该模型可以根据系统的有限失效数据预测系统任意阶失效概率,能够弥补传统共因失效模型的信息遗漏问题.最后给出实例,并与传统的BFR模型对比,结果表明,该方法比BFR模型更能精确地与实际吻合.     

基于系统等效的柴油机监控系统可靠性评估

为综合考虑硬件、软件故障对柴油机监控系统可靠性的影响,提出一种基于系统等效的监控系统可靠性评估方法.建立系统的功能结构图,运用Markov过程分析硬件子系统的可靠性,讨论软件子系统的可靠性.引入向量马氏过程(VMP)完成将硬件子系统等效为故障服从指数分布、维修服从未知分布的元件,分析由该元件与软件子系统所构成的硬/软件综合系统的可靠性.结果验证了硬件等效模型的正确性,得出该设备的软件子系统对监控系统可靠性影响较大,以及部件平均维修时间(MTTR)与平均无故障时间(MTBF)的比值与系统稳态可用度呈反相关的结论.     

基于加速寿命试验的IGBT模块寿命预测和失效分析

针对IGBT可靠性分析与寿命预测问题,提出了一种利用加速寿命试验对IGBT模块使用寿命进行预测的新方法.论述了加速寿命试验的原理与方法,提出采用对数正态分布描述IGBT模块的寿命分布,以阿伦尼斯模型为基础,利用极大似然估计法对试验数据进行统计与分析,建立了IGBT模块的寿命预测模型,实现了对正常应力下模块寿命的科学估计,并对IGBT模块的失效机理进行了详细分析.结果表明,IGBT模块寿命服从对数正态分布,纠正了以往认为其服从Weibull分布的错误思想.随结温差和平均结温的增大,IGBT模块寿命逐渐减小,并且当模块到达寿命终点时,其最终失效形式为热失效.     

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.     

岩石变形破坏全过程的概率损伤方法研究

从岩石内部裂隙、空洞和界面等缺陷的随机性分布特征出发,基于反映岩石内部缺陷的微元强度服从随机分布的概念,并基于Drucker-Prager岩石破坏准则,提出了岩石微元强度的表示方法.利用岩石微元强度服从Weibull与正态分布的特性,分别建立了反映岩石变形破坏全过程的损伤概率本构模型,试验结果表明所提出的两种模型均具有明显的合理性与优越性.图1,参10.     

矿用自卸车轮边减速器传动系统动态可靠性研究

轮边减速器传动系统作为轮毂驱动系统的核心部件,其可靠性直接影响轮毂驱动系统乃至整车的运行可靠性和工作寿命.针对现有轮边减速器传动系统可靠性评估只考虑单一齿面失效或齿根失效的不足,提出考虑二者失效相关的动态可靠度计算方法.首先,在考虑齿轮材料强度退化的前提下分别建立齿面、齿根强度退化随机模型;然后,基于应力-强度干涉理论并采用Monte Carlo方法计算得到2种失效形式下考虑强度退化的齿轮动态可靠度曲线;其次,根据Copula理论建立同时考虑2种失效形式相关性的单一齿轮动态可靠度数学模型;最后,应用Sklar定理对零件失效过程的相关性进行描述,建立轮边减速器传动系统动态可靠度数学模型.通过算例验证结果表明:该方法能够揭示多失效形式和多因素相关条件下系统疲劳寿命与各零部件疲劳寿命之间的关系,可以为轮边减速器传动系统的可靠性评估和预测提供理论依据.     

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。     

Study on lifetime and reliability for power battery pack based on single battery Failure

Single battery failure will change other batteries' load in a power battery pack. Based on the cumulative failure probability equality principle, this paper considers the relationship between the load and the battery life distribution, and constructs a reliability model for the parallel subsystem of the battery pack when a single battery fails, and then compares the lifetime and reliability as a function of load and cell design. The result proves that the k-out-of-n system approaches closed to the parallel subsystem of the power battery pack.     

基于韦伯分布与RBI理论修正的加氢母站设备可靠性分析

针对目前氢损伤失效机理无法量化到失效概率中的问题,更加准确、全面的分析加氢母站设备可靠性,修正RBI理论进行加氢母站设备的可靠性分析,结合双参数韦伯分布、极大似然估计统计分析设备同类失效概率,针对加氢母站设备特有失效机理,创新性地提出氢损伤修正因子与其定量分析方法,整体探讨了加氢母站设备可靠性。结果表明：修正RBI理论的泄漏孔径分类、结合双参数韦伯分布与极大似然估计计算同类失效概率更符合实际工况;结合氢损伤修正因子可得出氢设备失效概率值,氢损伤修正因子敏感性分析表明,氢损伤修正因子对设备失效概率呈正相关,建议对氢设备应采取一些具体措施进行预防性维护,对加氢母站设备安全运营管理与预防决策有重要意义。     

试验与服役数据融合的飞机结构安全寿命分析

针对飞机结构安全寿命分析中样本容量偏少的问题,综合考虑结构分散性和载荷分散性的飞机结构疲劳寿命是否服从对数正态分布或威布尔分布的情况,根据等损伤原理,将服役飞机实际飞行小时数等效转化为在同一试验载荷谱下的当量飞行小时数,以实现飞机结构试验疲劳寿命与服役使用数据的融合,采用随机右截尾情形下的极大似然估计方法估算疲劳寿命分布函数的参数,进行飞机结构安全寿命分析;最后以飞机结构疲劳寿命服从对数正态分布为例进行了算例分析,分析结果表明:在相同的可靠度和置信水平下,利用试验数据与服役使用数据融合方法可以显著增大样本容量,从而充分挖掘飞机结构可靠性的储备。     

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.     

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.     

计及输电线路相关停运的大电网可靠性评估

为了计算和分析输电线路对大电网可靠性评估的影响,提出一种计及双回平行输电线路独立停运、共同模式停运和相关停运的大电网可靠性评估模型和算法.计及共同模式停运和相关停运时,双回平行输电线路的两回线实际上是一个具有多个状态的元件.提出的算法可以在形成可靠性指标时,同时计算这种多状态元件造成系统失效状态下独立停运、共同模式停运和相关停运的概率和频率,减少了计算复杂性.通过对RBTS系统、IEEE-RTS96区域A系统和一个实际电力系统进行的可靠性计算分析,验证了提出的算法的正确性和有效性.     

服役后期海洋平台剩余寿命可靠度预测方法

为保证服役后期平台在延寿服役期内的安全性,需要对其结构整体剩余寿命可靠度进行预测.因此,重点研究了在随机波浪载荷作用下平台部分构件动力失效和疲劳失效时,平台整体时变可靠度预测方法.采用Miner线性累积损伤理论和首次超越失效准则,计算平台构件的疲劳寿命可靠度和动力可靠度,搜索并删除失效概率较大的构件,运用波浪增量动力分析法找出平台结构所能承受的极限波浪载荷,再结合服役海域波浪统计资料,计算平台结构系统整体时变可靠度以预测其剩余寿命.算例表明了该方法的实用性和简便性.