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.     

机械零件动态可靠性模型及失效率研究

分析了传统可靠性模型的特点,指出传统的可靠性模型并不能很好地反映零件可靠度和失效率随载荷作用次数或时间变化的规律.采用泊松随机过程描述随机载荷的作用过程,综合运用应力-强度干涉模型、泊松随机过程以及概率微分方程建立了强度随时间退化时的零件动态可靠性模型.以强度退化服从指数规律为例,研究了零件可靠度和失效率随时间的变化规律.研究表明,零件的可靠度随时间逐渐降低;失效率曲线具有"浴盆"曲线的全部特征.     

基于性能退化数据的数控转台单子样可靠性分析

针对数控转台可靠性高、寿命长、失效样本数据少的情况,采用基于性能退化数据的可靠性评估方法进行研究。在试验过程中通过测量转台不同角度回转精度的性能退化量扩充试验数据,根据试验数据计算得出数控转台的伪失效寿命值。为了提高转台可靠性评估结果的准确率,采用虚拟增广原理扩展试验数据,再对扩展试验数据采用数学方法进行分析。结果表明:该方法可对数控转台的可靠性进行评估,得到数控转台的可靠度、失效分布密度函数和预期平均寿命等可靠性指标。该方法节省了试验成本与时间。     

考虑损伤程度的设备运行可靠性研究

为了充分利用运行状态中特征参数的变化信息对设备的使用进行可靠性分析,采用设备运行状态主动监测的方法,提出了集成设备失效的先验分布,以及与设备状态的振动信号特征提取相结合的可靠性模型.通过监测设备运行过程中的动态性能退化信号,引入特征评估技术对设备退化信号进行分析,提取具有准确定义和明显趋势性变化的退化指标,将退化指标引入比例故障率模型,实现了不同损伤程度振动信号的设备运行可靠度的有效评估.通过滚动轴承实验装置的运行数据,运用比例故障率模型可靠性参数的极大似然估计方法,分析了在不同的运行状态和损伤程度时可靠度的大小及变化趋势,保障了设备在服役寿命周期内的可靠性和安全性.     

基于随机载荷和强度退化的可靠性灵敏度分析

针对随机载荷和强度退化所引起的动态可靠性问题,将载荷和强度同时考虑成随机过程,利用顺序统计理论得出最大等效载荷,利用Gamma过程来描述机械零件的强度退化过程,并对零件进行动态可靠性建模.在此基础上,运用随机摄动理论和四阶矩技术给出了动态可靠性灵敏度的求解公式,解决了参数服从任意分布的灵敏度求解问题.以零件螺栓为例建立了可靠性动态模型,给出了各参数变量的灵敏度随时间变化的动态曲线,并用Monte Carlo方法进行了验证,结果表明所建立的模型能准确反映出机械零件的可靠性随使用时间的变化规律.     

外载冲击与性能退化相关失效进程下产品可靠性综合评估模型

综合考虑了内部性能退化与外载冲击交互作用下产品的可靠性评估,针对产品承载最大冲击的强度会随着性能的逐渐衰退而减小这一特征,对比传统的恒定强度阈值,建立了随机强度阈值下的产品可靠性分析模型。依据冲击发生的次数将产品的性能退化假定成多状态过程,分别构造了恒定强度阈值与随机强度阈值下产品可靠性评估模型,并借助Copula理论来刻画内部性能退化、外部载荷冲击交互作用相关失效下产品的可靠性。最后以正态分布为例描述产品的内部退化过程,分析了两类强度阈值下产品的可靠性,验证了模型的合理性。     

伴有衰减型随机冲击的竞争失效可靠性综合评估模型

对于承受随机衰减型冲击,产品性能退化进程会产生对应性激励的工况,建立伴有衰减型随机冲击的竞争失效可靠性综合评估模型.以Wiener过程拟合产品性能退化进程,再利用指数函数对冲击衰减过程进行刻画,考虑冲击响应量与冲击损伤量之间的函数关系,并用极大似然估计法对性能退化过程的漂移和扩散参数以及冲击过程的冲击到达率和幅值参数进...     

Wiener过程在非线性退化建模中的应用

针对Wiener过程为线性随机过程而产品性能退化为非线性的情况,提出一种时间尺度转换方法,首先通过时间尺度转换把非线性退化数据转换成线性退化数据,采用Wiener过程对其进行建模分析,然后通过时间尺度逆转换实现产品在原有时间尺度下的可靠性评估。给出了Wiener过程参数估计的步骤和方法,并以某型导弹电连接器的加速退化数据为例,阐述了基于时间尺度转换的Wiener过程在非线性退化建模中的应用。结果表明,时间尺度转换方法成功实现了电连接器的可靠性评估,从而拓展了Wiener过程的应用范围,为非线性退化建模提供了一种有效途径,并为退化型产品的可靠性评估提供了可行的思路。     

基于相关向量机的发动机剩余寿命预测

针对民航发动机寿命预测中监测参数较多筛选困难的问题,提出一种基于信息融合与相关向量机的发动机剩余寿命预测方法。首先通过核主元分析方法从发动机多维监测数据中提取退化特征信息;然后利用非线性模型将主元序列融合成反映发动机退化趋势的健康指数序列;最后采用相关向量机以历史失效数据为训练样本建立预测模型,对现有的发动机健康指数序列进行外推预测得到当前样本的寿命预测值。通过NASA Ames研究中心公开的涡轮风扇发动机仿真数据验证了该方法的有效性,其预测性能优于常用的支持向量机模型和过程神经网络模型。     

基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法

风电机组由于功能结构复杂且工作环境恶劣导致其退化状态呈现多样性特点,失效形式往往是多种故障耦合作用的结果,因此单独采用某一变量的性能退化过程作为评估风电机组寿命及可靠性模型是不全面的。为了更精确反映系统内部和外部性能指标的相关性,提出了一种基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法。首先分析了风电机组多应力耦合下的工作环境和故障特性,通过基于失效物理的可靠性仿真分析方法获得寿命分布函数,并将其作为边缘分布函数;其次在考虑故障模式相关性时,引入两阶段估计法对Copula函数的模型进行参数估计。通过对比不同类型Copula函数的秩相关系数和平方欧氏距离,确定最优Copula函数。最后利用Skla定理和逐步分析的思想,建立多故障模式耦合下的简化风电机组可靠性模型。结果表明,考虑可靠性指标相关性时得到的可靠性结果更加合理,同时该方法避免了风电机组寿命预测和可靠性评估的保守估计,具有较好的实用性和可操作性。     

基于健康指数相似的航空发动机剩余寿命预测

针对机载快速存取记录器(QAR)详细记录了发动机全周期多源性能参数的特点,提出了一种基于时间序列相似性匹配的航空发动机剩余寿命预测方法。首先通过相关分析选取与发动机性能衰退密切相关的参数,利用狄克松判定准则剔除原始数据异常值,将多个性能参数通过状态空间模型融合为健康指数来表征发动机衰退状态;然后通过K-means聚类分析法重构发动机健康指数序列;最后计算序列之间的相似度,依据相似度大小赋予参照样本不同权重预测发动机剩余寿命。通过航空公司实际数据对该方法进行验证,结果表明该方法具有较好的预测精度。     

性能衰退对发动机控制计划拐点的影响

在双转子涡轮风扇发动机的使用过程中,发动机控制计划拐点可能发生改变,这一改变会对发动机性能产生影响。为研究航空发动机性能衰退后对发动机控制计划拐点的影响,采用部件特性修正航空发动机部件级模型的方法,应用发动机大修厂出厂前和维修前试车数据对发动机部件级模型进行修正;构建个性化单台发动机衰退后模型,分析了控制计划拐点提前及主要部件衰退对发动机性能的影响。对发动机部件性能衰退情况进行研究,分析了排气温度的变化情况,发现随着涡轮风扇发动机部件的衰退,排气温度升高,将导致发动机控制计划拐点前移。结果表明,发动机性能衰退后,发动机控制计划的拐点会大幅度前移;控制计划的拐点前移将导致起飞时发动机最大状态的推力损失量增大到未衰退时的3.65%;相较于发动机性能衰退但不考虑控制计划变化,推力降低0.5%。     

31P-NMR技术考察CD/SF 5W/30通用内燃机油中ZDDP在行车试验中的氧化降解机理

文中应用³¹P-NMR技术考察了CD/SF 5W/30通用内燃机油中二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）添加剂在行车试验条件下的氧化降解机理。研究结果表明，ZDDP的氧化降解，首先是形成硫代磷酸酯以及硫代磷酸盐，其最终氧化降解产物是磷酸酯（盐）。ZDDP的氧化降解是导致内燃机油失效的重要原因。     

基于B-S分布的加速退化模型

对长寿命高可靠性产品,加速退化方法是获取其性能退化信息的有效手段。因此,建立科学合理的加速退化模型尤为重要。分析一般退化模型的基础上,利用B-S(Birnbaum-Saunders)分布对布朗运动、几何布朗运动和Gamma过程等几种随机过程退化轨道建立形式统一的加速退化模型,并采用极大似然方法估计模型参数。最后针对某型自控温伴热电缆,利用所建模型进行加速退化分析,有效地验证了模型的正确性和合理性。     

强度、应力设计的动态可靠性研究

分析了元件退化的概率分布,认为元件和系统在安全失效前是一个随时间变化的连续退化过程,提出了结构可靠性的动态强度干涉理论。对于几种常见的强度与应力分布,给出了可靠性评定方法。     

CFD模拟在发动机水套设计中的应用

水套是发动机冷却系统的重要组成部分,它直接影响着发动机的综合性能,特别是发动机的可靠性和寿命.文章利用star-CD软件对某汽油发动机的冷却水套进行了模拟计算,并根据计算结果对缸垫水孔进行优化以调整水套内的水流分布,达到更好的散热效果.     

柴油机相继增压控制系统硬件可靠性研究

相继增压系统（ STC）控制是相继增压柴油机的关键技术之一，其可靠性直接影响柴油机的可靠性和总体性能。以TBD234V12柴油机相继增压电子控制系统为例，应用应力分析法和GO（go oriented）法对其进行可靠性研究，对2种方法计算结果进行了比较，结果表明：应力分析法可靠性框图和GO图正确、合理，二者预期结果一致，改进建议对提高控制系统的可靠性有着重要的指导意义。     

Cycle life prediction of traction battery based on degradation data

The traction battery cycle life prediction method using performance degradation data was proposed. The example battery was a commercialized lithium-ion cell with LiMn2O4/Graphite cell system. The capacity faded with cycle number follows a traction function path. Two cycle life predicting models were established. The possible cycle life was extrapolated, which follows normal distribution well. The distribution parameters were estimated and the battery reliability was evaluated. The models' precision was validated and the effect of the cycle number on the predicting precision was analysed. The cycle life models and reliability evaluation method resolved the difficulty of battery life appraisal, such as long period and high cost.