基于加速退化试验的漏电信号调理电路性能退化及可靠性研究

在电子电路服役过程中,元器件退化会引起电路输出特性变化,降低电子电路的可靠性。漏电信号调理电路作为一种电子电路,其可靠性直接决定了漏电断路器的可靠性。以漏电信号调理电路为研究对象,首先基于灵敏度分析方法确定影响电路性能退化的关键元器件,并对漏电信号调理电路进行了以温度为加速应力、动作电流值为退化特征量的恒定应力加速退化试验;其次根据不同温度应力下的试验数据建立基于Wiener过程的漏电信号调理电路性能退化模型,并利用极大似然估计法求取退化模型的未知参数,进而得出寿命预测的概率密度函数和可靠度函数;最后利用阿伦尼斯(Arrhenius)方程外推出正常应力下漏电信号调理电路的预测寿命。相关结论可为不同电子电路的寿命预测及可靠度分析提供支撑。

湖北省退化林现状及修复策略研究

开展退化林修复对于全面提升森林质量和功能,维护区域生态安全和促进社会经济可持续发展具有重要意义。本研究基于湖北省退化林现状,通过实地调研、数据分析、文献查询等方式,系统分析了湖北省退化林形成的主要成因以及面临的瓶颈问题,并对下一步开展退化林修复提出了相关对策和建议,旨在为该区域林业高质量发展提供参考。

D-S理论和Markov链组合的桥梁性能退化预测研究

为准确预测桥梁性能退化,考虑到数据随机性和微小扰动发生状态跳跃,提出了一种D-S(Dempster-Shafer)证据理论和Markov链组合的桥梁性能退化组合预测模型和性能退化率的概念.该模型基于指数平滑(exponential smoothing,ES)方法获得新的预测数据序列,并利用Markov链和D-S理论不断进行优化,从而实现桥梁性能退化的组合预测.实际工程的应用结果表明:性能退化率可以直观地表征在梁性能退化的速度.其次,该模型的平均相对误差为1.54%,较于回归、灰色和模糊加权Markov链模型,精度分别提高了1.11%,0.88%和2.8%,而后验差比值为0.242,小于0.35;模型的标准差为9.021,相比其他模型分别减小了3.978,3.405和7.500,而变异系数为0.109,均小于其他模型,验证了组合预测模型在精度和稳定性方面的优越性,可为在役桥梁结构性能退化预测与维护提供理论基础.

广义Gauss-Markov模型参数估计的效率退化边界分析

广义最小二乘估计(Generalized least squares estimation,GLSE)是最佳线性无偏估计,却有计算复杂高和依赖未知信息的局限性,使得普通最小二乘估计(Ordinary least squares estimation,OLSE)经常成为应用的无奈之选。本文探讨该现象背后的三个循序渐进的理论问题:第一,GLSE的退化问题,给出GLSE完全退化为OLSE的充要条件;第二,退化的分类问题,依据设计矩阵和误差协方差阵的结构把退化现象分为三类,并给出典型的退化特例;第三,不完全退化问题,研讨导致效率退化的因素,刻画效率曲线和效率曲面,最后给出效率不低于95%的退化边界。效率退化和边界分析的潜在应用价值主要包括两方面:第一,为进一步优化试验方案提供效率视角和反馈信息;第二,为设计更简洁更可靠的算法提供理论依据。

基于焊层裂纹扩展的IGBT性能退化建模与分析

在疲劳载荷作用下,绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)会发生结构损伤与性能退化,影响电力电子系统可靠性。对此,首先基于传热学理论推导焊层疲劳裂纹长度与热阻的关系,并以Darveaux模型表征IGBT焊层裂纹演化规律,提出一种IGBT性能退化模型及其待定系数的估计方法。其次,考虑实际工况的非平稳特征,利用响应面法建立IGBT变幅疲劳载荷模型,并基于雨流计数法与线性累积损伤准则实现IGBT性能退化量的评估。最后,以一款IGBT产品为例,实施功率循环试验,基于试验数据开展性能退化建模与分析,验证了模型与算法的有效性。

基于质量和生态互馈的下辽河平原耕地退化的影响机理及治理对策

耕地退化主要表现为耕地质量退化和耕地生态退化,二者之间相互反馈对耕地退化影响显著。该研究以下辽河平原典型区域沈阳市为研究区,运用主客观赋权法、多种回归方法和模糊数据集比较法等,从质量和生态互馈视角,构建耕地退化测度体系,探究耕地退化的时空特征及影响机理,提出缓解耕地退化的治理对策。结果表明:1)研究区发生耕地质量退化的比例为35.31%,呈现出“东强西弱”的时空格局。耕地生态退化的比例为79.10%,表现出“北强南弱”的时空格局。基于质量和生态互馈的耕地退化比例为37.80%,显现出“南北强中间弱”的时空格局。2)受自然和社会经济因素影响,耕地退化呈现区域空间的异质性和时间的非平稳性,在组态中生成不同的组成结构且协同作用于耕地退化,进而形成了耕地退化的区域性、阶段性和结构性影响机理。3)实施分级、分区的耕地保护利用与管控体系和综合多要素协同治理保障策略,有利于缓解耕地退化态势。该研究基于质量和生态互馈视角深化了耕地退化的影响机理,为耕地退化的精准、高效、协同治理提供政策参考,在一定程度上能够实现耕地质量、生态环境和抵御外界不利因素能力的同步提升。

基于性能退化的铝电解电容寿命预测方法研究

应用表明铝电解电容是电源系统中故障率最高的元件,是影响电源系统长期运行可靠性的关键器件。为了评估铝电解电容在长期应用条件下的可靠性与寿命,对铝电解电容退化机理与退化模型进行研究分析,在已有模型研究成果的基础上,结合铝电解电容加速退化试验数据,提出了一种基于幂函数的电容量退化轨迹模型。采用该退化轨迹模型,开展了基于退化量分布的铝电解电容退化数据统计分析与寿命预测。根据寿命预测结果,某型铝电解电容在正常工作条件下95%可靠寿命超过18年。

质子交换膜燃料电池退化机制及寿命预测方法综述

故障诊断与寿命预测是解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统寿命短、成本高的有效方法。综述了PEMFC系统的退化机制,包括质子交换膜、催化层、扩散层等各个组件的退化机理。从本征因素和外部因素两方面总结了影响PEMFC系统老化的影响因素,特别是在运行管理过程中操作不当会加速PEMFC系统老化。介绍了表征PEMFC老化程度的常用退化性能指标,退化性能指标的选择对寿命预测方法的研究有重要意义,介绍了不同指标的优缺点以及适用情况。从模型驱动方法、数据驱动方法和混合驱动方法3方面介绍了常见的PEMFC系统寿命预测方法。模型驱动和数据驱动方法各有优缺点,混合方法可结合二者优点并提高预测的精度和准确性。最后展望了预测研究的未来发展方向。

汉中市秦巴山区利用新技术开展退化林修复

退化林即森林生产力和生态服务功能发生逆向改变,依靠自然演替难以恢复的森林。开展退化林修复对改善林分结构,提高森林质量,促进森林生态系统持续健康稳定发展意义重大。本文介绍了当前汉中市退化林现状,总结了汉中市退化林特征,并对引起汉中市森林退化的原因进行分析,针对不同退化类型提出修复技术措施。

黄河源区高寒退化草地空间分布特征

为了解黄河源地区“黑土滩”退化草地的空间分布规律和分布的关键地形特征,利用2019年黄河源区玛沁县、河南县、泽库县遥感影像解译数据,结合实地调查,分析高寒“黑土滩”型退化草地空间分布特征。结果表明:黄河源区“黑土滩”型退化草地海拔为3500~4000m,且在海拔3700~3800m时退化最严重;从坡向分析来看,“黑土滩”型退化草地主要发生于阳坡、半阳坡,从坡度分析来看,“黑土滩”型退化草地主要发生于缓坡地和滩地。聚类分析发现研究区草地类型为阳坡极度退化草地、半阳坡重度退化草地、阳坡-滩地轻度退化草地、半阳坡轻度退化草地、湿地轻度退化草地、阴坡未退化草地等6类。随着退化程度的加剧,植被盖度、地上生物量减少;同一土层的全氮、全磷、碱解氮、速效磷、有机质含量在湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地中最高,阳坡极度退化草地最低,且差异显著(P<0.05);丰富度指数、多样性指数、均匀度指数以及土壤速效钾含量在重度、轻度退化草地较高,湿地轻度退化草地显著最低。阳坡极度退化草地全钾含量、鼠害破坏率和鼠洞数最高,湿地轻度退化草地全钾含量最低,与阳坡极度退化草地差异显著(P<0.05);湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地均无鼠类活动。

设施农业土壤质量退化及生物修复

设施农业在促进现代农业发展、提高农民收入、保障国家粮食安全等方面发挥着重要作用。随着设施农业的高速发展,因其特殊的生态环境和耕作模式,引发了设施土壤质量退化问题,严重影响着人类的生存环境和现代农业可持续发展。生物技术已成为设施农业土壤退化控制领域重点开发和应用的技术手段。主要从我国设施农业现状、设施农业土壤质量现状及存在问题、生物技术修复土壤质量退化等方面进行综述,并对设施农业土壤生物修复技术进行展望。

甘南高寒草甸退化对植物功能群物种多样性与物种多度分布的影响

【目的】探究甘南高寒草甸植物功能群多样性及其物种多度分布对退化的响应,分析随退化程度的加深不同植物功能群的群落构建机理及资源利用方式。【方法】研究以甘南高寒草甸为对象,采用样地调查法收集数据,使用物种多度模型对其进行拟合分析,并采用双向聚类分析对群落物种进行分类。【结果】随着退化程度的加深,植被优势种以禾本科和莎草科植物为主,逐渐变为杂类草功能群植物为主,杂类草功能群在群落多样性分布中起主导作用;全部物种多度分布随着退化程度的加深发生变化,其中,无退化草甸的最优拟合模型是VOLKOV,轻度退化草甸的最优拟合模型是GEO,中度退化草甸和重度退化草甸的最优拟合模型为BRO,资源分配模式由随机分配转向固定分配的分配模式;禾草功能群的最优拟合模型以生态位模型为主,资源分配方式由固定分配和随机分配共同主导,豆科功能群的最优拟合模型是BRO,资源分配方式以固定分配为主,杂类草功能群的最优拟合模型从中性模型向生态位模型转变,与全部物种多度分布的最优模型基本一致,且资源分配由随机分配向固定分配转变。【结论】杂类草功能群是影响群落物种多度分布的主要原因,但是禾草和豆科功能群的贡献也不可忽视。

补播与围封对不同退化程度荒漠草地植被的恢复效果

为了比较围封补播(补播)和围封两种措施对不同程度退化程度荒漠草地植被的恢复作用,以宁夏荒漠草地为研究对象,对中度退化和重度退化草地分别进行补播和围封处理,并以重度退化的放牧地为对照,研究了两种恢复措施下的草地植被群落特征及地上多功能性的变化。结果显示,与对照相比,对于重度退化草地,补播可以显著增加草地植物的物种数、盖度、地上生物量以及禾本科和豆科牧草的重要值(P<0.05),而围封虽然也提高了草地植物的物种数、盖度和地上生物量,但降低了草地的均匀度、多样性、优势度和丰富度指数;对于中度退化草地,补播和围封均可以显著增加草地植物物种数、草地盖度和地上生物量,以及提高禾本科及豆科牧草的重要值。对地上的生态系统多功能性(EMF)研究结果显示,与对照相比(−0.629),围封对重度退化荒漠草地地上多功能性影响不显著(−0.970;P>0.05),但补播显著提高了重度退化荒漠草地地上多功能性(0.365;P<0.05),而补播和围封同时显著提高了中度退化荒漠草地的地上多功能性(分别为0.471和0.851;P<0.05),且以围封措施对中度退化荒漠草地的地上多功能性提升效果更佳。因此,本研究结果表明,补播较围封更利于重度退化荒漠草地植被的恢复,而围封较补播更利于中度退化荒漠草地植被的恢复。

往复压载下纤维增强混凝土力学行为退化及本构关系

为研究钢纤维混凝土在往复轴压荷载下的力学性能及其本构关系,开展单轴往复压缩试验,以不同纤维掺量和长径比为变量,探究钢纤维混凝土的力学行为退化及损伤演化规律。结果表明,与单调加载相比,往复加载作用下钢纤维混凝土试件强度有轻微退化;混凝土塑性应变累积随钢纤维体积掺量的增加而大幅降低,弹性刚度退化率随之增大,但对纤维长径比的影响不显著;应力退化率随卸载应变呈先减小后增大的变化趋势;基于力学行为退化现象和纤维增强效应,建立了钢纤维混凝土往复轴压下混凝土损伤演化模型,与试验结果进行比较发现该模型与试验数据吻合较好。

一类双重退化四阶抛物型方程弱解的存在性

本文主要研究了一类双重退化的四阶抛物方程弱解的存在性问题.首先,利用Galerkin理论与能量估计方法可以得到该问题在非退化边界情形下弱解的存在性.在此基础上,通过对正则化问题的解进行一致估计以及渐近极限的过程,获得边界退化情形下弱解的存在性.

考虑随机变失效阈值的多相关退化可靠性建模

由于机械部件失效受多个退化过程及外界冲击等各种因素的耦合作用影响,而当前研究多考虑单一因素,并认为失效阈值为定值,未考虑到设备会因退化而导致其抗冲击能力降低的事实,因此同时考虑冲击对退化过程的影响,退化过程对冲击失效阈值的随机不确定性影响以及不同退化过程之间存在相关性影响,提出考虑随机变阈值的多相关退化可靠性模型。此外,通过Copula函数描述不同退化过程间的相关性,给出相关模型的参数估计方法。根据某型动车组的车轮实测磨耗数据进行实例计算,通过蒙特卡罗方法验证模型的准确性,讨论不同退化过程存在相关性对可靠度的影响,对随机变失效阈值进行灵敏度分析,进一步说明所提模型的实用性。

叶顶间隙对多级轴流压气机性能退化的影响

以某F级燃机压气机为研究对象,考虑燃机实际运行过程中腐蚀和磨损作用导致的压气机叶顶间隙变化,通过三维数值模拟方法开展了不同腐蚀/磨损状态下多级轴流压气机的性能退化机理研究,分析了叶顶间隙变化对多级轴流压气机性能的影响规律。结果表明:叶顶间隙增大会导致压气机特性曲线整体向质量流量减小的方向偏移,使得压气机的质量流量、效率及压比均产生一定程度的衰退;随着叶顶间隙的增大,压气机峰值效率逐渐降低,喘振裕度明显降低;叶顶间隙增大会导致压气机通道内的流动分离加剧,动叶叶顶间隙变化对压气机流动分离的影响更严重;静叶吸力面尾缘附近的流动分离导致形成低马赫数区,同时逆流的低速涡团导致叶根附近的损失显著增大,造成压气机性能衰退。

基于加速退化试验的脉宽调制器贮存寿命预测研究

脉宽调制器作为开关电源的核心器件,已广泛应用于航天器中,但其贮存寿命会影响电源系统的可靠性,进而影响航天器任务执行的成败。在寿命评估中,加速退化试验是常用的试验方法,其中激活能值是预测器件贮存寿命的关键,但目前相关标准只有器件激活能值的参考范围,缺乏试验相关条件设置的详细描述,这会影响寿命评估的精度。为此,文中以JW1525脉宽调制器为研究对象,分析JW1525的结构及工作原理,设计并完成72 h的加速退化预试验,得到器件的退化敏感参数作为输出电压。根据预试验结果设计并完成440 h的加速退化正式试验,并结合Arrhenius模型对正式试验结果进行数据处理,得到JW1525的激活能为0.29 eV,常温下贮存寿命将近70年。通过详细的器件结构分析和试验开展,得出脉宽调制器的激活能和常温贮存寿命,可为后续研究提供数据和试验基础。

高寒草地退化对土壤碳氮磷及酶活性的影响

【目的】土壤碳氮磷元素是支撑高寒草地生态系统的关键,高寒草甸退化会改变土壤养分含量及分布规律,明确高寒草甸退化对土壤关键养分碳氮磷含量及其与酶活性之间相关性的影响可为退化高寒草甸的恢复提供理论依据。【方法】以东祁连山围封草地(FG)为对照,对轻度(LD)、中度(MD)和重度(SD)退化高寒草甸土壤有机碳、全氮、有效氮、全磷、有效磷含量,以及土壤碳氮磷转化相关的过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性进行研究。【结果】相比FG,退化基本导致高寒草甸土壤的有机碳含量升高,SD 0~10 cm土层有机碳含量最高,为82.1 g/kg;退化导致过氧化氢酶活性表现出下降的趋势,围封草地20~30 cm土层的过氧化氢酶活性最高,为23.35 mg/g,LD 10~20 cm土层的过氧化氢酶活性最低,为20.90 mg/g。退化导致土壤全氮含量降低,有效氮含量和脲酶活性显著升高,SD草地有效氮含量和脲酶活性均最高,分别为649 mg/k和3.47 mg/g,脲酶活性在FG和SD随土层加深而升高,但在MD和SD随土层加深而降低。4种类型草地全磷的变化范围为0.18~0.22 g/kg,退化对0~10 cm土层的全磷含量没有显著影响,而使0~10 cm土层,LD和MD的有效磷含量分别增加了152%和60%,而SD降低了32%,0~30 cm土层碱性磷酸酶活性升高,变化范围为0.52~0.62 mg/g。相关性分析表明,围封草地土壤有机碳与过氧化氢酶活性呈显著负相关,而轻度和重度退化未表现出有相关性;围封草地土壤全氮、有效氮含量与脲酶活性均没有相关性,而轻度和中度退化高寒草甸的脲酶活性与土壤有效氮含量存在显著正相关性;围封草地的土壤全磷、有效磷含量与碱性磷酸酶活性均成呈显著正相关,而退化草地未表现出明显的相关性。【结论】高寒草甸退化后改变了其关键养分与其相关酶活性之间的相关性,重度退化高寒草甸恢复中应考虑土壤磷素的投入。

基于Wiener过程的多阶段非线性复杂退化产品可靠性分析模型

为提高非线性退化轨迹拟合的精度,针对多阶段退化中的非线性规律建立Wiener过程模型,考虑变点的连续性与部件个体的差异性,给出基于非线性复杂退化的可靠性评估方法。结合幂律函数推导出非线性多阶段Wiener过程模型,得到模型参数的极大似然估计量;通过最小均方误差原则给出变点以及幂参数的初值确定方法;根据SIC(schwarz information criterion)方法得到模型变点的精确值,并检验其准确性;结合不同部件之间的差异性,得到变点的连续分布;推导出非线性Wiener过程连续时段内的可靠度函数估计;利用本模型对高压脉冲电容器电容相对变化量的退化数据建模,与线性建模结果对比,验证多阶段Wiener过程模型在可靠性评估方面的有效性与可行性,估计结果更接近真实值。