基于经验频率分布的偏态概率模型可靠度计算方法研究

在既有结构可靠度计算中,经验频率分布较容易通过简单的序列计算得到。利用经验频率分布回归得到的正态概率模型或偏态概率模型可以计算相关统计参数、失效概率和可靠指标。大量的计算和比较分析得出,偏态概率模型在工程实践中具有更好的适应性。数值计算结果也进一步表明,用正态分布进行近似,其可靠指标的误差较大,甚至会影响既有结构的评估结果。提出了基于Azzalini偏态分布函数的参数估计方法,并利用失效概率作为联系纽带,建立了偏态分布下失效概率与可靠指标之间的函数关系。以某较为复杂的功能函数为例,展示了所提出的基于经验频率分布的偏态概率模型可靠度计算方法,该方法具有步骤清晰、目标明确、精度较高的优点,能够适用于更加广泛的实际既有工程结构可靠度的评估。

基于LSTM‑ES‑RVM的滚动轴承剩余寿命预测方法

为解决滚动轴承在寿命预测时精度不高,且性能退化趋势及波动范围难以预测等问题,提出了基于LSTM‑ES‑RVM的滚动轴承剩余寿命预测方法。在无先验知识或人工经验的干扰下,利用长短期记忆(Long Short‑Term Memory,LSTM)网络直接对频率数据进行特征提取,构建退化过程的初步健康指标(Health Indicator,HI);为了消除HI曲线的局部剧烈振荡,提出了带斜率的极端拐点(Extreme Inflection Point with a Slope,ES)模型改善其整体单调性;使用相关向量机(Relevance Vector Machine,RVM)模型对HI曲线进行趋势预测,实现了滚动轴承的剩余寿命(Remaining Useful Life,RUL)预测。实验结果表明,所提方法相较于对比方法具有较好的预测精度。

某型加速度计可靠性寿命试验抽样方法

为了解决某型加速度计进行可靠性寿命试验最小试验样本量难以确定的难题,基于可靠性统计推断理论和机电产品寿命分布特点,提出一种结合原始数据修正、分布模型建立和抽样方法设计的适合于工程应用的最小样本量抽样方法。通过该方法得到了该型加速度计进行可靠性寿命试验的样本量为11,并进行了试验验证。结果表明,该抽样方法计算得到的先验参数值与原值之间的相对误差不超过1.5%,可以满足工程应用。

基于特征值分解的工程结构凸集模型可靠度计算理论

在工程结构可靠度研究中,对于结构抗力和作用效应具有相关性的情况,采用概率可靠度计算比较繁琐。从多维正态联合概率密度出发,推导了按某个分位点做截集得到的斜椭球方程,该方程为二次型,通过求取系数矩阵的特征值和特征向量,进而求得了斜椭球的几何参数。在概率可靠度定义的基础上,定义了凸集模型的非概率可靠度,同时给出了非概率可靠度与概率可靠度的关系。在结构抗力和作用效应分析的基础上,推导了二维具有相关性的情况下非概率可靠度的解析表达式以及多维不具有相关性情况下非概率可靠度的解析表达式。

金属化膜脉冲电容器剩余寿命预测方法研究

金属化膜脉冲电容器是惯性约束聚变激光装置的重要元器件之一,其寿命预测是激光装置维护和备件决策制定的依据.在分析金属化膜脉冲电容器退化失效机理的基础上,采用Wiener过程描述其性能退化过程.进一步考虑到各电容器之间的差异,将Wiener过程的漂移参数和扩散参数看成随机变量,提出了随机效果Wiener过程模型,由同一批电容器的历史性能退化数据拟合其分布.在对单个电容器进行寿命预测时,采用Bayes方法融合电容器总体信息与该电容器自身的性能退化信息,得到其剩余寿命参数的验后估计,因而在电容器性能退化数据较少时采用该方法能提高剩余寿命预测精度.

电路功能可靠性仿真平台的设计

针对功能可靠性仿真的工程应用技术这一当前研究热点问题,在分析了电路功能可靠性仿真平台功能及特点的基础上,提出了CFRSP的总体设计方法,并描述了CFRSS软件的主要功能和体系结构,讨论了平台设计过程中的两个关键技术(即EDA仿真器的集成技术和与EDA工具的接口技术)及其解决方法,最后用一典型案例对该平台进行了验证。该仿真平台的开发和建立实现了电路性能分析和可靠性分析的同步进行,为功能可靠性仿真技术的工程实用化打下了基础。

面向产品综合设计的跨平台集成技术

围绕将可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性(RMTSS)融入到产品数字化设计环境中的需求,从数据共享一致、协同任务分解和跨平台三个方面分析了当前RMTSS综合集成技术的不足。提出一种基于Web服务的接口集成技术,构建了由产品数据管理数据处理层、RMTSS业务逻辑层、RMTSS应用接口层3层架构组成的通用跨平台集成接口。结合RMTSS综合设计过程,介绍了工具对通用跨平台集成接口的调用过程。最后,基于TeamCenter和ENOVIA LCA两大主流产品数据管理系统实现了通用跨平台集成接口,并以可靠性预计计算机辅助设计工具的集成应用为例,验证了跨平台集成技术的可行性。

GO法在航空应急系统可靠性分析中的应用

应用GO法对航空应急系统的可靠性进行分析。并以某弹射座椅为例建立了相应的GO图,计算出了系统的可靠度。结果表明:GO法得到的分析结果与故障树分析法的结果基本一致,但与故障树分析法相比GO法可以减少工作量和降低建模差错。所以应用GO法对航空应急系统进行可靠性分析是更有效而实用的。

装备研制阶段保障设备配置效率预测模型

通过对效率定义的研究,分析了影响保障设备效率的约束因素,给出了保障设备效率的定义。利用保障活动规划网络图给出了在研制阶段进行保障设备数量预测的方法,并通过保障资源预测中的过程数据得出了保障资源利用率的预测方法。在证明保障设备需求数量服从泊松分布的基础上,结合已有的排队论理论基础,给出了保障设备配置满足率的预测算法。最后通过实例对所提出的保障设备配置效率预测模型进行了验证。

采用人工免疫算法的加速寿命试验分析方法

极大似然估计是加速寿命试验统计分析中常用的分析方法,但似然函数的优化问题是该方法广泛运用的主要障碍,常用的似然函数优化算法对初值要求高,而且容易陷入局部最优解。为了有效地解决上述问题,在似然函数的优化中引入了人工免疫算法,提出了一种采用人工免疫算法的步降应力加速寿命试验分析方法。利用人工免疫算法在解决多维复杂函数优化问题时强大的全局寻优能力,有效地解决了似然函数的优化问题。最后通过实例验证表明,采用人工免疫算法的步降应力加速寿命试验分析方法是有效的,而且在统计分析中避免了查统计用表,能够很方便的实现计算机编程计算,有较大的工程应用价值。

用于产品安全加速范围的可靠性强化试验技术

为了在有限的经费和试验周期内,考核某长寿命、高可靠性微波电子产品长期贮存寿命与可靠性,利用可靠性分析手段,确定产品的薄弱环节和敏感应力。通过可靠性强化试验(RET)寻找产品的应力极限并分析产品性能指标的变化。试验结果表明,RET不仅可用于确定加速寿命试验(ALT)(退化)试验的安全加速范围,还可为加速退化试验(ADT)选择关键性能指标,从而提供了一种具有安全加速范围的加速试验方法。

椭球凸模型非概率可靠性度量和区间安全系数的关系

研究了椭球凸模型非概率可靠性度量和区间模型安全系数的关系。根据基于椭球凸模型的非概率可靠性指标和非概率可靠度的定义,建立了两者之间的函数关系;按照区间模型安全系数的定义,给出了由椭球参数确定的3种区间模型安全系数,分析了它们的意义;建立了非概率可靠性指标和区间模型安全系数之间的解析关系,讨论了它们在评估结构可靠性或安全程度上的意义;通过数值算例验证了分析结果。

基于蒙特卡罗法的AUV任务可靠性分析

AUV(AUV-Autonomous Underwater Vehicle)有较高可靠度是它能够在规定时间内圆满、高效地完成任务的必要条件。传统的故障树对于描述系统可靠性模型非常方便,但是对于大型复杂系统,可靠性参数的计算量将大幅增加,计算比较困难。针对传统故障树计算复杂系统可靠性参数困难的情况,本文采用故障树最小割集与蒙特卡罗法相结合的方法,建立了水下无人航行器系统可靠性模型,求取故障树最小割集,结合蒙特卡罗方法进行可靠性分析。仿真验证AUV的可靠性预计、分配和评估。

制造系统动态可靠性建模理论及其应用

在分析传统可靠性设计理论存在缺陷及面临挑战的基础上,评述动态可靠性建模主要方法。利用Petri网对动态系统的描述能力,将Petri网应用于系统故障分析和动态可靠性计算中,提出了基于故障Petri网的动态可靠性建模方法。以某挖掘机液压系统为例,研究了制造系统故障的Petri网静态描述和动态可靠性计算方法,求解得到系统可靠性数值指标。应用表明,随机Petri网在故障传播描述以及系统动态可靠性分析方面具有优势。

接线端子对系统可靠性的影响

针对系统接线端子数量众多且类型复杂的情况,研究其对系统可靠性的影响。结合典型的接线方式,从理论上进行推理,证明不可忽略接线端子对系统可靠性的影响,并从接线端子作为系统功能部件的角度分析了其对系统可靠性的影响,通过比较并联接线方式的可靠度数据,得出了优选接线方式的基本参照。结果表明,系统设计选型过程决定了系统理论可靠度,在工程应用过程中,可以通过分析系统的功能串联点,关注系统可靠度来维持系统可靠性。

基于多态多值决策图的多态故障树重要度计算方法

为了提高复杂系统优化的效率、降低优化成本,提出一种基于多态多值决策图的多态故障树重要度计算方法:通过将不同事件转化为相应变量状态,实现了多态故障树分析向多态多值决策图的转化;基于多态多值决策图模型,给出了5步骤的重要度计算方法;通过集成重要度计算案例的分析对比验证了所提方法的正确性和有效性,并通过算法复杂度比较,证明了基于决策图的系统重要度计算方法比基于马氏贝叶斯网络方法的多态故障树的集成重要度计算方法效率更高。

爆炸载荷作用下弹性结构动力可靠性研究

为研究随机爆炸载荷对弹性结构安全性影响,基于有限体积法(FVM)提出一种爆炸载荷作用下弹性结构动力可靠度计算方法。基于FVM的控制方程推导出响应量对基本随机变量偏导的显式求解方程;将响应量在随机变量均值点处进行泰勒展开,略去高阶项,并在展开式两端同时取均值和方差求得响应量的均值和方差等数字特性;在此基础上利用一次二阶矩法求解结构可靠性指标。为证明该方法的可行性,以炸药装药量、爆距及结构屈服应力作为基本随机变量,计算固支板在远场爆炸载荷作用下的可靠度,并分别与响应面法和蒙特卡洛法进行对比,结果表明该方法具有较高的效率和精度,能为工程实践提供参考。

基于维护的产品使用可靠性评估及应用

在对定期维护条件下的产品进行可靠性分析时,由于现有性能退化处理方法没有考虑维修行为对产品性能信息的影响,导致处理结果无法准确反映工程需要。考虑维护对该类产品退化量的影响,利用复合Pois-son过程对其退化过程进行了建模,并给出了模型参数的矩估计方法,进而给出了一种与定期维护条件下的产品退化过程更加相符的可靠性评估方法。通过进行仿真算例分析,验证了方法的可行性,并说明了方法对合理选取维修决策具有一定的应用价值。

基于二元决策图的共因失效系统Birnbaum重要度计算

在传统Birnbaum重要度理论及其计算方法基础上,提出了针对系统受共因失效影响情况下的共因失效故障树扩展方法和共因失效决策建模方法.以提高共因失效系统Birnbaum重要度计算效率为目标,借助二元决策图,对二态共因失效系统重要度计算模型进行构建,给出了模型的相关算法,并以算法验证模型及算法的有效性.

基于隐马尔科夫模型的故障诊断系统研究

在制造行业中,机械设备的状态检测技术能提供关于设备运行状态的实时信息,为避免生产损失和减少设备的致命故障提供保障。提出了一套基于小波变换和隐马尔科夫模型(HiddenMarkovModels,HMMs)的故障检测系统。提出了小波模极大值分布(WaveletModulusMaximaDistribution),并将之定义为诊断系统的观察量加以验证。同时该系统采用在线模型参数估计和培训算法,通过选取能最大化对数似然度的HMM模型,确定设备所处状态。