广义Weibull分布参数的收缩估计

在右删失样本下,研究了双参数广义Weibull分布参数的极大似然估计。针对在小样本或高度删失样本下参数估计效果差的问题,引入了收缩估计方法,将先验信息与样本信息相结合,用于改善参数估计。分别在单参数和双参数含有先验信息两种情形下,给出了分布参数的收缩估计。以定数截尾样本为例,利用Monte-Carlo方法对收缩估计与极大似然估计进行了比较,模拟结果表明在一定的条件下,收缩估计具有更优的统计性质。数值算例表明,在小样本或高度截尾样本下,双参数广义Weibull分布参数的收缩估计具有较好的效果。

基于广义Weibull分布的滚动轴承故障特征提取方法

针对Weibull分布模型不能有效的提取具有非线性、非平稳性的滚动轴承振动信号信息,提出了基于广义Weibull分布模型参数的滚动轴承故障特征提取方法。首先,将采集的4种运行状态的滚动轴承振动信号进行Hilbert变换,求得能表征4种运行状态下振动信号幅值和频率变化的Hilbert包络信息;然后对Hilbert包络信息建立两参数Weibull分布模型,利用最小二乘法估计模型的尺度参数和形状参数;最后将估计出的尺度参数和形状参数作为表征滚动轴承运行状态的特征信息输入SVM分类器进行模式识别和故障诊断。通过Matlab仿真实验表明,提出的特征提取方法能快速、准确地提取滚动轴承的特征信息,对工程实践具有一定的指导意义。

基于Weibull分布的煤矸石对混凝土断裂损伤特性的影响

为探索煤矸石质量取代率、粉煤灰质量取代率、水灰比对I型裂缝煤矸石混凝土荷载-裂缝张开位移、荷载-跨中挠度曲线、断裂韧性、断裂能的影响规律,对I型裂缝煤矸石混凝土进行三点弯曲试验,将所得结果结合损伤力学及Weibull分布函数建立煤矸石混凝土的断裂损伤本构模型。结果表明:煤矸石质量取代率对预制I型裂缝的煤矸石混凝土断裂性能影响最大,粉煤灰质量取代率对其断裂韧度影响较大,水灰比对其断裂能影响较大;提升煤矸石混凝土断裂时断裂韧度及断裂能的最佳组合的煤矸石质量取代率为25%、粉煤灰质量取代率为10%、水灰比为0.5;经对比可知,所得损伤本构模型对应的应力-应变曲线与试验曲线高度吻合。研究成果为煤矸石混凝土的制备及工程实际应用研究提供了参考。

基于Weibull分布的石砌体单轴受压损伤本构模型

石砌体的本构模型是石砌体力学计算和有限元数值模拟的重要基础和前提条件。为了深入研究石砌体单轴受压下的本构关系,基于损伤力学理论,应用双参数Weibull分布函数反映损伤变量,根据石砌体单轴受压应力-应变全过程曲线的特征条件确定其参数,推导并建立了石砌体单轴受压损伤本构模型,将已有试验数据验证本构模型的正确性,并将本构模型与典型的砌体本构模型进行对比分析,最后应用本构模型对已有石砌体拱桥试验进行有限元分析以验证本构模型的适用性。结果表明:所建模型与已有石砌体单轴受压试验结果吻合良好;所建模型验证了石砌体损伤演化的一般规律,符合典型的砌体本构模型的一般趋势;所建模型可应用于石砌体结构有限元分析计算,适用性良好。

基于Weibull分布的缺口件多轴疲劳寿命建模

针对多轴缺口件,引入Weibull分布建立考虑应力梯度效应的疲劳寿命预测方法.首先,将最大应变能密度定义为损伤参量,并结合坐标变换确定能反映裂纹萌生和扩展的临界面位置;其次,利用有限元方法提取临界面特定路径的应力分布,并对其进行归一化处理得到多轴等效应力梯度因子,进而基于GSP应变能密度模型得出应变能密度与实验寿命的线性关系;最后,结合等效应力梯度因子、应变能密度模型和Weibull分布,基于Von-Mises准则提出了新的疲劳寿命预测方法,并利用该方法分别求出失效概率10%、50%和90%对应的疲劳寿命.为验证该方法,将计算结果与SWT模型、FS模型和Manson-Coffin方程的计算结果进行对比,结果表明该方法的预测精度较高.

基于混合双参数Weibull分布的冬夏两季香港地区某地的行人风环境舒适度分析

城市的密集建筑会影响周边区域风环境,甚至产生行人风环境问题。研究了香港地区气象条件,对比了双参数Weibull分布和混合双参数Weibull分布,结果表明混合双参数Weibull分布更加适合香港地区的气象数据;根据夏季以及冬季不同的情况,分析了夏季与冬季的行人风环境。在夏季,一号和二号建筑之间的空地有不舒适的区域,在冬季,行人风环境舒适度整体较好。

由Chvátal定理引出的关于Weibull分布和Pareto分布的研究

受Chvátal定理的启发,本文研究了随机变量不超过其期望的概率的下确界问题.利用分析的方法,我们得到了当随机变量的分布为Weibull分布或Pareto分布时该随机变量不超过其期望的概率的下确界.

基于Weibull分布的非均质隧洞围岩破裂碎胀FDEM数值模拟研究

岩石材料具有非均质特征,矿物颗粒和胶结材料强度在统计学上服从Weibull分布。基于有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)提出了三角形单元弹性模量和四边形节理单元强度服从Weibull分布的参数赋值流程,随后研究了非均质岩样在单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂下的力学特征和破坏行为,最后对非均质隧洞围岩在高应力下的破裂碎胀大变形机制进行了模拟研究。结果表明:提出的随机参数赋值方法可建立不同弹性模量三角形单元数目服从Weibull分布、且空间分布具有随机性的FDEM数值模型;非均质岩样单轴抗压强度、三轴抗压强度、巴西劈裂抗拉强度、等效粘聚力和等效内摩擦角随着非均质度m的增大,均呈指数增大,并向均质材料逼近;高应力非均质隧洞围岩随着m的增大,裂隙网络形态变化不大,均以共轭剪切破裂为主,并伴随少量拉伸裂隙,但围岩破坏程度和裂隙扩展范围呈指数降低。

基于响应面法和Weibull分布的不锈钢纤维再生混凝土抗冻性能研究

【目的】在我国严寒地区,冻融损伤会使再生混凝土(RAC)结构提前达到耐久性极限甚至导致构件失效,为了延长再生混凝土(RAC)结构在严寒地区的使用寿命,【方法】对再生混凝土(RAC)、天然混凝土(NC)、普通钢纤维再生混凝土(PFRAC)和不锈钢纤维再生混凝土(SFRAC)进行冻融循环试验。经过冻融循环后,测得RAC、NC、PFRAC、SFRAC的质量损失及相对动弹性模量,分析冻融循环过程中混凝土内部的损伤机理及劣化规律。以相对动弹性模量为损伤变量,基于响应面模型(RSM)和Weibull分布建立了钢纤维再生混凝土冻融损伤模型,研究冻融循环次数、PF和SF的掺量对再生混凝土抗冻性的影响。【结果】结果表明,SF的掺入能有效延缓RAC质量的损失和相对动弹性模量的降低。冻融循环150次时,掺量为2%的SFRAC质量损失和相对动弹性模量分别下降3.01%和19.57%。SFRAC与RAC相比,质量损失率降低了0.4%,相对动弹性模量提高了14.17%。【结论】Weibull分布和响应面模型(RSM)的预测结果 基本一致,但RSM预测值的相对误差要低于Weibull分布的预测值。两种模型的相关系数R2均在0.94以上,预测结果较为准确,可为钢纤维再生混凝土在寒冷地区的使用提供理论参考。

基于Weibull分布和MOV脉冲电流特性的智能SPD脉冲电流寿命评估方法

浪涌保护器(SPD)是低压电力线路中用于限制过电压,泄放电涌电流的重要电气装置。随着物联网的发展,传统的SPD逐步发展成为具有在线监测工作状态、故障诊断、寿命预测等功能的智能SPD。由于SPD的寿命与其核心元件金属氧化物压敏电阻(MOV)的寿命密切相关,文中基于Weibull分布并结合MOV的脉冲电流寿命特性,通过试验得到了MOV在不同冲击下的特性方程。根据建立的脉冲电流寿命特性方程和运行中SPD的脉冲电流监测数据,提出了一种SPD剩余寿命评估方法,为智能SPD的不断发展提供了理论支持。

排序集抽样下Weibull分布的产品可靠度估计

排序集抽样方法用于样本单元排序容易但测量困难的情形。产品可靠度是描述产品可靠性的重要度量指标,Weibull分布在可靠性试验中占有非常重要的地位。为了提高Weibull分布产品可靠度的估计效率,本文采用排序集抽样方法,研究了产品可靠度的极大似然估计,计算了Weibull分布形状参数和尺度参数的Fisher信息阵,证明了极大似然估计量的渐近正态性,并给出了新估计量的渐近方差。渐近相对效率和模拟相对效率的计算结果表明:排序集抽样下极大似然估计量的估计效率一致高于简单随机抽样下极大似然估计量。最后,单碳纤维强度数据的实际分析结果验证了排序集抽样方法的高效率性。

单元尺寸自密实混凝土抗压强度Weibull分布研究

为了研究骨料组成对自密实混凝土抗压强度Weibull分布的影响,对自密实混凝土的砂子和碎石进行粒径筛选,并通过人工控制材料的均匀程度,浇筑了大量具有不同粒径特征的试件。根据500个试件的单轴抗压强度数据,利用数理统计方法得出Weibull分布中的均质度系数,随后将该系数赋值到数值软件中进行建模分析。通过物理试验发现:随着粒径增加,抗压强度呈先降低后上升的趋势;均质度系数的取值范围为4.67~7.99。数值模拟结果显示:均质度系数越小,损伤单元数量越多,模型产生较多裂缝,破坏较为碎片化;随着均质度增大,损伤单元变少,应力集中现象减弱,局部损伤和裂缝减少。

Weibull分布模型改性再生混凝土微观损伤机理分析

为研究再生骨料改性对再生混凝土微观损伤机理的影响,该文用5%硅酸钠溶液(Na_(2)O·nSiO_(2)溶液)和10%聚乙烯醇溶液(PVA溶液)对不同级配再生骨料预浸泡进行改性。通过再生混凝土微小单元强度服从Weibull统计分布对抗压强度进行损伤演化分析和扫描电子显微镜(SEM)对骨料和混凝土微观形貌和机理分析。结果表明:经过5%硅酸钠溶液(Na_(2)O·nSiO_(2)溶液)和10%聚乙烯醇溶液(PVA溶液)改性后的再生混凝土均能显著提升内部微小单元损伤抗性和微观结构的密实性,且5%硅酸钠溶液(Na_(2)O·nSiO_(2)溶液)浸泡改性再生骨料对再生混凝土的提升效果劣于10%聚乙烯醇溶液(PVA溶液)。采用连续级配5~31.5 mm的再生混凝土损伤抗性显著高于单一级配10~16 mm和16~25 mm的再生混凝土损伤抗性。

基于Weibull分布的高温高围压岩石统计损伤本构模型

深部岩石通常处于高温及高围压环境中,深入研究深部岩石的本构关系对于深地矿产资源的开采、地热的高效利用以及岩体的稳定性分析等具有重要的理论和现实意义。为研究岩石在不同温度和围压作用下的静态三轴压缩破坏全过程本构关系,基于宏观唯象损伤力学的概念,从岩石的弹性模量随着温度变化的角度出发,得到了岩石在温度作用下的损伤表达式;又基于Weibull分布和修正的Mohr-Coulomb强度准则,将岩石细观均匀化,并结合统计损伤理论,得到了岩石在轴向压力作用下的统计损伤表达式;然后根据推广的应变等价性原理将两部分损伤耦合,得到了岩石在高温及轴压力作用下的岩石耦合损伤表达式。将所得的耦合损伤表达式结合考虑岩石残余应力的Lemaitre应变等价性假说以及有效应力原理,同时考虑岩石内部裂纹起裂阈值的影响,将本构模型分为阈值应变之前和阈值应变之后两部分,得到了一种分段函数形式的可反映高温及高围压影响的岩石统计损伤本构模型。为验证模型的适用性和准确性,分别将岩石在温度为25、200、400、600、800、1000℃和围压为0、10、20、30、40 MPa情况下的模型本构曲线与试验本构曲线进行了对比验证,对比结果较好,可以反映出岩石存在临界温度。在围压一定时,随着温度的升高,岩石的强度先增大后减小;在温度一定时,随着围压的升高,岩石的延性逐渐增强。

污泥干燥模型选择及Weibull分布模型求解与分析

为了研究污泥薄层干燥的动力学模型、明确薄层干燥模型选取原则、分析模型参数影响因素及在干燥中应用,该研究搭建了污泥干燥试验台,对不同干燥温度(50、75、100、125℃)、不同风速(0.5、1.0、1.5、2.0 m/s)与不同污泥厚度(5、10、15、20mm)的污泥进行干燥试验,利用Weibull分布模型对其干燥动力学曲线进行模拟并分析,建立了风温、风速和污泥厚度与模型参数的定量关系。从原模型与改进模型、因变量与自变量转换、多参数模型及初始条件等4个角度分析,选择Lewis、Page、Two-term exponential和Weibull分布模型进行拟合分析,发现污泥的热风干燥过程服从Weibull分布模型(R2=0.994~0.997),是典型的降速干燥过程,降速阶段存在第一、第二降速段,模型的尺度参数(α)和形状参数(β)均与热风温度、风速和污泥厚度有关;第二降速段扩散系数大于第一降速段扩散系数,第一降速段活化能变化范围为12.91~17.12 kJ/mol,第二降速段活化能变化范围9.56~15.05kJ/mol。研究结果可为污泥干燥工艺参数优化及干燥设备研制提供参考。

Weibull拓展分布在有源医疗器械可靠性评价中的应用研究

Weibull分布具有灵活的形态,但对于特殊数据适用性仍然不足。为此本文重点介绍了Weibull分布主要的拓展分布:三参数Weibull分布、q-Weibull分布、IW分布、LW分布、EW分布、GPW分布、3CAW分布。为便于工程实践,本文总结了三种常见的参数求解方法:最大似然估计法、距估计法和线性化模型,最后总结了现有的Weibull分布在医疗设备可靠性评价中的研究,为后续有源医疗器械可靠性评价的进一步改进作参考,并推广其应用。

一种提高整体拟合程度的对数分布广义翁氏模型新解法

广义翁氏模型已有解法在进行参数优选线性拟合时普遍存在生产初期拟合点离散偏差性较强的问题,这些偏差点与整体拟合趋势线的偏离程度较大,且偏差点的位置相对较为集中,加大了偏差点对整体拟合程度的影响,进一步影响了模型参数的优选准确性。针对模型已有解法存在的问题,本文从模型拟合点的分布形式研究出发,提出了一种对数分布广义翁氏模型新解法,区别于已有解法以时间t作为线性拟合函数自变量,新解法以时间对数ln(t)作为线性函数的自变量,拟合点的分布形态也从均匀分布转变为对数分布。实际应用表明,新解法使生产初期参数拟合点分布相对更加分散,分布趋势也更贴近整体拟合点的趋势,参数拟合初期拟合点偏离误差平均值减少了2.1%,参数拟合曲线整体偏离误差平均值减少了1.7%,模型新解法对应的产量偏离误差较模型已有解法平均值减少2.87%,表明模型新解法相对模型已有解法更能够提高产量的整体拟合程度。

基于Weibull分布的高温结构性黄土统计损伤本构模型

能源桩是利用地热能的一种新型建筑节能技术,工作时会使桩周土温度发生变化,在黄土地区施作时,会直接影响黄土结构性,进而影响黄土的力学特性,因此研究变温条件下结构性黄土的变化规律具有重要意义。通过对不同温度下结构性黄土进行三轴剪切试验和核磁共振试验,研究温度对结构性黄土变形和强度的影响;基于现有黄土统计损伤理论,假定黄土微元强度服从Weibull分布,利用应变等效性假说,构建了结构性黄土在高温作用下的统计损伤本构模型;利用室内试验对该模型进行验证。结果表明:Weibull分布参数m和F 0影响结构性黄土损伤本构模型的曲线形状;建立的黄土统计损伤本构模型能够很好地反映结构性黄土颗粒骨架的损伤,有效预测结构性黄土在剪切作用下的结构损伤变形。研究成果可为后续的工程建设提供理论基础。

基于q-Weibull分布的医疗设备可靠性分析

实现了基于q-Weibull分布的医疗设备可靠性分析,为医疗机构修正运营维修管理策略提供依据。Weibull分布故障率函数是单调的,不能全面描述复杂的医疗设备全生命周期运行状态,因此引入q-Weibull分布预测医疗设备的剩余寿命,使用基于轮廓误差函数的方法简化q-Weibull分布参数估计过程,并以血滤机和无影灯灯座为例验证了该方法的有效性和可行性,通过均方误差(Mean Squared Error,MSE)、赤池信息准则(Akaike Information Criterion,AIC)和决定系数R^(2)比较了两种分布的优劣。对于血滤机和无影灯灯座两种分布都表现出相同的预测趋势,但从R^(2)和MSE对比来看,q-Weibull分布的拟合精度更高,尤其是基于q-Weibull分布的血滤机的MSE值(2.8181×10^(-3))远小于Weibull分布的MSE值(9.465);当血滤机和无影灯灯座运行50天后,其剩余寿命估计值分别为254.3909天和291.0111天。以上数据验证了q-Weibull分布的有效性和拟合精度的优良性,该方法值得在医疗设备可靠性研究中进行进一步的研究和推广。

广义Gamma分布弱湍流环境含指向误差串行中继水下无线光通信系统误码性能分析

鉴于目前普遍选用的水下弱湍流模型无法准确拟合实测数据的缺陷,选取经实验测试验证的广义Gamma分布来表征海洋弱湍流,以期合理评估受湍流等因素影响的水下无线光通信系统的误码性能。提出一种包含广义Gamma分布弱湍流、零/非零视轴指向误差以及无衰落信道冲激响应隐路径损耗和多径效应的混合衰落信道模型,据此推导混合衰落串行中继无线光通信系统平均误码率的数学闭型表达;通过数值仿真验证所推导的误码率理论表达式的准确性,并考察不同系统核心参数对误码率的影响。研究结果表明:串行中继节点的引入可有效提高系统的误码性能,以零视轴指向误差、最终传输距离达45 m、误码率需求10-3为例,引入1至3个串行中继节点后,系统从一开始的无法工作,变为所需的发射功率分别降低至24 dBm、12 dBm和6 dBm;而光源初始发散角增大导致的无衰落信道冲激响应时延扩展,即符号间干扰,则会严重降低此性能改善。