模型寿命表在期望寿命计算中的应用

目的应用模型寿命表修正中国2010年六普年龄别死亡率,探讨合适的死亡模式计算期望寿命。方法分别用Coale-Demeny和联合国发展中国家两类模型寿命表9种死亡模式修正六普年龄别死亡率,同时用漏报率的方法调整六普年龄别死亡率;计算年龄别死亡率对数值的均方根误差(RMSE)作为死亡模式一致性的拟合指标,各选两类模型中RMSE最小的死亡模式计算期望寿命e0。本文使用联合国编制的MORTPAK 4.0软件进行数据分析。结果RMSE的计算结果显示Coale-Demeny模型中男性West死亡模式、女性East死亡模式和联合国模型中男女性Far Eastern死亡模式的RMSE值最小;用最小RMSE的死亡模式计算的婴儿死亡率(IMR)为男性West(18.54‰)、女性East(16.05‰)、以及Far Eastern(男性17.61‰,女性15.39‰)与漏报调整结果(男性16.85‰,女性17.69‰)比较接近;两类模型寿命表计算的男女性年龄别死亡率曲线与漏报调整年龄别死亡率曲线也较为相似;中国2010年男性期望寿命e0按West、Far Eastern死亡模式计算与漏报调整计算的结果较为接近分别为72.47岁、71.09岁和72.46岁;女性按East、Far Eastern死亡模式计算与漏报调整计算的结果亦较为接近分别为78.15岁、78.8岁和77.41岁。结论对于死亡资料不完整的国家或地区,用模型寿命表的方法修正年龄别死亡率后可以获得较为准确的期望寿命。

2A70铝合金应变疲劳全寿命预测模型

针对2A70铝合金在全寿命范围内的疲劳寿命预测问题,开展了2A70铝合金材料拉伸试验、单轴拉压条件下的低周疲劳试验和高周疲劳试验,讨论了全寿命范围内通过应变进行寿命预测的优势,提出了一种应变疲劳全寿命曲线模型,建立了2A70铝合金的应变疲劳全寿命曲线。通过试验结果对本模型以及3种常用模型的参数进行了标定,并对4种模型的预测结果进行了对比分析,结果表明,提出的新模型寿命预测结果均在3倍误差带范围内,平均误差和分散性都较小,寿命预测精度优于其他3种模型,新模型更适合于2A70材料在同样应变比条件下的疲劳寿命预测。

不同胶结剂和骨料类型混凝土受压疲劳性能试验及寿命预测模型

为研究不同胶结剂和骨料类型对混凝土受压疲劳性能的影响,采用3种胶凝材料:普通硅酸盐水泥(ordinary portland cement,OPC);由30%OPC,20%粉煤灰(fly ash,FA)和50%磨细矿渣(ground granulated blast-furnace slag,GGBS)组成的高掺量辅助胶凝材料(supplementary cementitious material,SCM);由50%FA和50%GGBS组成,并掺入Na_(2)SiO_(3)和Ca(OH)_(2)的碱激发剂胶凝材料(alkali-activator,AA),试验制作了天然骨料混凝土(normal-weight concrete,NWC)和轻质骨料混凝土(light-weight concrete,LWC),开展恒应力循环压缩试验。最大应力水平设置3个等级,分别为混凝土静态单轴抗压强度的75%,80%和90%,而最小应力水平固定为静态抗压强度的10%。基于对试验结果的回归分析,建立了疲劳寿命和疲劳应力-应变曲线模型。结果表明,LWC的疲劳寿命略低于NWC,LWC的疲劳应变高于NWC,且与OPC混凝土相比,对于SCM或AA混凝土以上规律更加凸显。本文提出的不同胶结剂和骨料类型混凝土的改进疲劳应力-应变模型,具有计算精度高、计算过程简单、不需要繁琐迭代计算的优势。研究成果可为预测轻骨料混凝土疲劳应力-应变曲线及疲劳寿命提供一套新的方法。

飞机电气系统典型功率器件寿命评估模型试验研究

针对飞机电气系统功率器件在大修中存在的问题,选取故障率较高的带触点功率器件,开展寿命试验、实际状态摸底评估、功率器件检测、状态检测等,得到器件真实的寿命指标,建立飞机电气系统典型功率器件寿命模型,为改进修理模式提供可靠依据。

高速动车组制动盘疲劳寿命模型研究及应用

为掌握制动盘实际服役状态下的疲劳特性,从高速动车组铸钢制动盘材料本身的疲劳性能切入,对国内某厂家铸钢制动盘材料在不同温度、不同应力状态下进行了有限寿命疲劳试验研究,建立了制动盘材料温度—应力—疲劳寿命模型。基于研究建立的制动盘疲劳寿命模型,为制动盘在不同服役工况提供可用次数参考。以坡道线路上进行一次紧急制动工况为算例,对铸钢轴装制动盘温度和热应力进行仿真分析,获得该工况下制动盘可用次数。

硫酸盐干湿循环作用下废水混凝土寿命预测模型

为解决中国西北高寒盐渍土地区混凝土的耐久性问题,采用不同掺量搅拌站废水拌制混凝土,以研究其在抗硫酸盐-干湿循环双重作用下的影响。以0%,25%,50%,75%,100%比例混凝土搅拌站废水取代等质量饮用水混合拌制C40混凝土,以20%比例粉煤灰等质量取代水泥。混凝土试件为40 mm×40 mm×160 mm,采用5%浓度的硫酸镁溶液进行全浸泡干湿循环试验,测试混凝土的抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量、质量及吸水率。以相对动弹性模量为评价指标,利用灰色预测GM(1,1)模型及损伤二次函数衰减模型进行寿命预测。结果表明:随着废水替代率的增加,混凝土抗压强度损失率先减小后增大,干湿循环下的混凝土质量损失率由高到低依次为C40-75,C40-100,C40-50,C40-25;搅拌站废水的主要氧化物与水泥类似,微观形貌多为多孔状不规则颗粒,可以延缓C40混凝土在硫酸盐干湿循环环境中的劣化速度,使混凝土提高抵抗SO_(4)^(2-)侵入的能力,其中废水替代率为50%时混凝土抗SO_(4)^(2-)侵蚀能力最好;GM(1,1)寿命预测显示废水替代率为50%时混凝土耐久性年限最长,其耐久年限提高了2.3倍,可抵抗74次硫酸盐-干湿循环,且衰减模型相关系数R^(2)大于0.94,具有较高精度。

金属机械部件的疲劳损伤机制与寿命预测模型

基于裂纹萌生与扩展的机制及金属部件疲劳损伤的各种主要因素,结合模具行业的特点和需求,开发了一种基于深度学习的寿命预测模型。仿真结果表明,该模型在预测模具金属部件的寿命方面具有较高的精度和可靠性。这对于模具制造和运行企业而言,不仅有助于他们更深入地理解金属部件的疲劳损伤行为,更能帮助他们准确预测部件的寿命,从而进行更为合理的工程设计和优化。

改进SSA-KELM模型在埋地腐蚀管道剩余寿命预测中的应用

为提高埋地腐蚀管道剩余寿命预测精度,构建其剩余寿命预测模型。建立基于核主成分分析(KPCA)和改进麻雀搜索算法(ISSA)的核极限学习机(KELM)剩余寿命预测模型。首先采用KPCA预处理原始数据,提取埋地腐蚀管道主要特征向量并重构评价指标。其次针对SSA易陷入局部最优及迭代后期抗停滞性能降低等缺陷,提出SSA改进方案:利用Tent混沌提升其遍历性;引入自适应安全值调整麻雀搜索区域;使用高斯扰动重点搜索最优解附近区域,以提升SSA全局寻优能力。再次利用ISSA寻优KELM中核参数和惩罚系数,最终构建KPCA-ISSA-KELM埋地腐蚀管道剩余寿命预测模型。以某埋地管线为例进行仿真,结果表明:KPCA-ISSA-KELM模型预测结果均方误差、平均绝对误差值、决定系数为分别为0.249、0.096、0.998,均优于其他模型。证明KPCA-ISSA-KELM的埋地腐蚀管道剩余寿命预测模型具有较强的鲁棒性,为管道系统研究提供重要的参考依据。

复杂载荷、极端环境下焊接结构疲劳寿命预测研究综述

焊接接头易出现缺陷和应力集中,在疲劳载荷作用下将成为疲劳裂纹萌生和扩展的薄弱区域。与均质材料相比,接头各区域微观组织及应力局部化使得焊接结构疲劳问题进一步复杂化。区别于理想实验条件,实际焊接结构服役环境复杂,疲劳寿命预测须考虑环境因素与焊接结构耦合特性。为此,对影响焊接结构的内在因素进行总结分析,从复杂载荷和极端服役环境两方面对现有焊接结构寿命预测模型进行综述,结合最新研究进展对改进焊接结构疲劳寿命评估方法提出建议。

基于失效演化模拟的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命建模研究

牵引变流器作为电力机车系统中最关键且故障率最高的设备,影响系统的安全运行,其中绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是导致牵引变流器失效的主要部件。开展IGBT模块剩余寿命准确评估,对降低运维成本和系统故障率具有重要的战略价值和经济意义。目前采用“里程修”的运维方式,未考虑机车运行线路、工况、负载差异等因素对寿命的影响,导致一些线路过早更换的高昂运维成本和一些线路过晚替换的系统停运风险。因此,在牵引系统IGBT模块故障率高、运行线路间可靠性差异大且采用不合理的“里程修”方式背景下,目前业界普遍关心的问题是各线路基于固定里程修更换的IGBT模块剩余寿命是多少。该文针对电力机车用IGBT模块剩余寿命准确评估的问题,以IGBT模块焊料层不同服役里程空洞尺寸分布规律为基础,建立考虑焊料层空洞空间分布规律的精细化多物理场模型,开展多芯片并联IGBT模块失效演化物理过程模拟,提出以焊料层空洞分布统计规律为老化状态的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命预测模拟,并通过功率循环试验验证改进模型准确性。研究成果丰富功率器件的寿命预测和可靠性评估理论,为系统从“里程修”向“状态修”转变提供科学依据。

基于Arrhenius公式的电缆附件硅橡胶寿命预测模型

从附件硅橡胶材料的力学性能出发,对目前市面上某主流附件进行加速热老化试验,随后对附件硅橡胶的拉伸特性和热失重特性进行测试,并利用Arrhenius公式基于硅橡胶材料的断裂伸长保留率构建其寿命模型。结果表明:热老化试验后硅橡胶的力学性能下降,具体表现为弹性模量增大,拉伸强度和断裂伸长率降低。仅考虑硅橡胶材料的热老化时,电缆附件的理论运行寿命为13.0~44.5年。

基于电化学模型的锂离子电池寿命预测分析

锂离子电池在循环过程中由于持续的界面副反应,会引起容量衰降和内阻增加。为了缩短寿命测试时间,提高电池开发迭代速度,基于P2D模型和EC在负极表面分解的机理构建了锂离子电池寿命预测模型,通过18650电池循环寿命测试数据验证,该模型对于100%放电深度(DOD)循环容量保持率的预测误差小于2%,能够利用少量的寿命测试数据对电池的长期寿命进行快速预测。

基于优化等寿命疲劳极限模型的风力机叶片寿命预测

针对风力机叶片在随机载荷作用下有效评估疲劳寿命问题,提出一种描述典型玻璃纤维增强复合材料(GRP)等寿命疲劳极限模型,与3种经典模型进行对比分析,并指出GRP在拉伸和压缩阶段损伤累积方式存在差异,反映出等寿命疲劳极限曲线并不对称且呈钟形形状,对比分析该模型在应力-寿命数据中的预测效果。通过ANSYS软件建立风力机叶片数值仿真模型,分析随机载荷平均应力和应力幅值双参数随机变量特征,采用试验数据拟合风力机叶片复合材料应力-寿命曲线量化损伤,最终应用Miner线性疲劳损伤累积法则对各循环损伤进行累积计算总疲劳寿命,结果验证了该模型在利用仿真数据预测风力机叶片疲劳寿命的合理性。

锈蚀RC梁持荷作用后的疲劳寿命预测模型

为探究锈蚀混凝土梁在持荷损伤后的疲劳寿命规律,文中通过引入锈蚀作用修正系数,建立损伤混凝土梁的疲劳寿命预测模型;根据线弹性断裂力学基本理论,考虑钢筋等效初始缺陷尺寸,建立基于EIFS的疲劳寿命预测模型。并根据S-N曲线方程分析损伤混凝土梁剩余疲劳寿命随着钢筋临界锈蚀率的变化规律,研究表明当钢筋锈蚀率超过7.5%时,损伤混凝土梁的疲劳寿命不足50%。疲劳寿命预测模型与结果可为混凝土结构疲劳性能分析提供参考。

LaB6空心阴极发射体失效的拓展寿命模型及可靠性定量评估

空心阴极的寿命是制约离子推力器寿命及可靠性的关键因素之一,而发射体殆尽失效又是制约空心阴极寿命及可靠性的关键因素。在前面工作中,已建立了LaB6空心阴极工作在额定发射电流下时发射体的损耗过程及工作寿命预测模型,文章在此寿命预测模型的基础上提出了一种发射体寿命扩展模型,即发射体进一步消耗发射体下游顶端高温区域,利用扩展模型重新计算了发射体耗尽失效模式下空心阴极的寿命,并用威布尔统计规律及分析方法定量分析了空心阴极的可靠性,较基本模型而言,扩展模型中空心阴极的寿命及可靠性均得到明显提升。并且发射体温度分布对发射体寿命及可靠性有重要影响。

钢渣石混凝土的碳化性能及寿命预测研究

为进一步研究钢渣混凝土的抗碳化性能,文章采用钢渣石等质量取代天然石子作为混凝土的粗集料,制备钢渣石混凝土,通过碳化试验研究钢渣石不同取代率对钢渣混凝土抗碳化性能的影响。研究结果表明,在不同碳化时间下,钢渣石混凝土随着钢渣石取代率增加,其抗碳化性能呈先增强后减弱的趋势;综合考虑钢渣石取代率、混凝土保护层厚度等因素,建立钢渣石混凝土的寿命预测模型,对钢渣混凝土应用于实际工程结构中的寿命进行预测,当钢渣石取代率为25%时,其抗碳化性能最好,优于普通混凝土,碳化寿命最长。

动车组充电机直流支撑电容寿命评估方法研究

充电机是动车组直流供电系统的核心环节,而直流支撑电容是充电机中的关键元件,如何准确评估直流支撑电容的寿命状态对充电机的故障预测及修程修制的合理安排具有十分重要的意义。针对此问题,对动车组充电机直流支撑电容失效机理进行分析,研究不同失效模式对电容退化程度的影响及对应的失效判据;在此基础上,提出一种基于阿伦尼斯模型的电容双应力加速寿命模型;为验证所提模型的正确性,开展基于不同纹波电流和温度的加速寿命实验,通过加速寿命实验确定电容实际失效时间,其与电容双应力寿命模型计算所得的电容理论失效时间相比,误差小于8.7%,验证了所提电容双应力加速寿命模型的正确性。在此基础上,进一步提出动车组充电机直流支撑电容寿命评估方法,实现动车组充电机直流支撑电容在实际运营工况下寿命的准确评估。

基于高加速寿命试验的MLCC寿命建模研究

为了解决多层片式陶瓷电容器(MLCC)在高可靠产品应用、研发验证和产品改进等环节对快速可靠性评价技术的需求,提出了一种基于Procopowicz-Vaskas模型(P-V模型)的高加速寿命试验(HALT)评价方法,开展了某10μF 6.3 V MLCC产品在9组不同高温、高电压下的HALT研究。获得了样品在不同温度和电压应力下的失效分布特征,其P-V寿命模型参数的激活能为1.30 eV、电场加速因子为3.79。建立了高容量MLCC产品的HALT寿命模型,为其可靠性快速评价提供了参考。

基于健康指数的直流断路器状态评估模型

[目的]直流断路器是地铁牵引供电系统的关键设备。为了通过采取合理的维保策略提高牵引供电系统可靠性,需准确评估直流断路器健康状态。[方法]采用健康指数表征设备整体健康状态,构建设备健康状态的综合评估模型。基于设备特征参数变化反映设备健康状态,合理选择评估指标建立设备运行状态多指标评估体系;结合层次法和熵权法改进各分项指标权重的计算方式,使得设备健康状态评估模型的建立更加合理;依据该评估模型计算设备健康指数,并建立基于历史健康数据的使用寿命模型来拟合设备健康指数的变化趋势,评估设备未来健康状态与预测设备剩余使用寿命;以某牵引变电站实际数据为例,对所提评估模型进行验证。[结果及结论]实例分析结果表明:该直流断路器状态评估模型具有一定的有效性与合理性,能够科学地对直流断路器健康状态与剩余使用寿命进行判断与预测。

基于模态特征分析的铣削刀具寿命预测

Ti-6Al-4V钛合金加工过程中易出现加工振动现象,加工振动会加剧刀具磨损,降低刀具寿命。在Taylor刀具寿命扩展模型的基础上,提出了考虑薄壁加工系统模态参数的铣削刀具寿命预测模型。首先,开展了模态测量试验和铣削加工刀具磨损试验,获取了系统的模态参数和刀具的磨损值;其次,利用模态参数和磨损值建立铣削刀具寿命预测模型,并对各参量对铣削加工刀具寿命的影响进行对比分析;最后,通过钛合金Ti-6Al-4V切削加工试验验证了该模型的预测精度和可靠性。结果表明,基于加工颤振特征分析的铣削刀具寿命预测方法能够准确地预测薄壁零件加工中的刀具寿命,为进一步提高刀具寿命和加工质量提供了理论指导和实践参考。