基于恒定应力加速寿命试验的SF_(6)气体密度表可靠性研究

SF_(6)气体密度表作为电网体系中一次设备的重要监测设备,其可靠性关乎变电设备的安全运行。为了确保SF_(6)气体密度表的可靠运行,有必要对其可靠性和寿命进行评估,而恒定应力加速寿命试验方法是结构复杂机械产品可靠性评估的有效方法之一。文章分析了SF_(6)气体密度表的加速应力和正常应力水平,确定了多应力加速寿命试验方案,利用Weibull寿命-应力模型综合估计了SF_(6)气体密度表的中位寿命、特征寿命、可靠寿命、平均寿命及相应的失效率,得到了其正常应力下可靠度曲线,为SF_(6)气体密度表生产制造和使用维护提供了理论依据和数据参考。

多应力小样本加速寿命试验设计与评估方法

针对目前多应力加速寿命试验需要的组合应力水平多、时间长、费用高的问题,提出一种多应力小样本加速寿命试验设计与评估方法。该方法建立了正常使用应力水平下可靠寿命的单侧置信下限与加速应力水平下的可靠寿命置信限之间的数学关系式,给出了正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限计算公式。文中首先针对工程上最常用的双应力情况,分别建立了无耦合和有耦合的双应力小样本加速寿命试验设计与评估方法,它只需在三个(无耦合)或四个(有耦合)组合应力水平下进行加速寿命试验,即可对产品在正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命进行评估。然后针对一般的m种应力情况,建立了基于多应力线性加速模型的小样本加速寿命试验设计与评估方法,它只需在m+1个组合应力水平下进行加速寿命试验,即可求得产品在正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限。该方法计算简单,而且对完全数据、不完全数据以及各种分布均适用。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,与传统多应力加速寿命试验方法相比,本文方法不但可以节省大量试样和试验时间,而且理论上更加严谨,精度更高。

引信步进应力加速试验贮存寿命预测研究

目的 针对某机电引信加速寿命试验数据,采用传统统计分析方法存在计算量大、寿命预测精度难以保证的问题,开展与智能算法相结合的引信贮存寿命预测研究。方法 针对步进应力加速寿命试验数据,采用贝叶斯理论的环境因子法,对各级应力下的贮存时间进行折合计算。利用进化策略对粒子群算法进行改进,进而对所建立的BP神经网络预测模型的全局参数进行调整和优化,突破传统方法的局限。将折合后的试验时间、样本量、应力水平作为网络输入,失效数作为输出,来预测引信贮存寿命。结果 利用训练好的BP神经网络预测引信在正常应力水平下的失效数,计算其贮存可靠度。在迭代402次后,模型找到最优解,且预测误差在1%以内。结论 步进应力加速寿命试验与智能算法相结合的方法计算过程简单,预测精度较高,可有效提高引信贮存寿命的预测精度。

步降应力加速寿命试验(续篇)——优化设计篇

如何设计试验方案使试验评估结果最准确、试验代价最小,是步降应力加速寿命试验应用中面临的一个重要问题。针对传统解析优化方法在某些场合最优解的封闭形式难以得到甚至不存在的情况,提出了一种新的基于Monte Carlo仿真的步降应力加速寿命试验优化设计方法,并且针对Monte Carlo方法高精度计算中的计算量问题,利用优化目标函数的连续性,将非参数化曲面拟合方法引入优化过程,使计算量大大下降,满足了工程应用的要求。最后提供的算例说明了该方法的应用过程及有效性。

步降应力加速寿命试验的可靠性仿真

研究武器装备寿命实验准确评估可靠性问题,为进一步完善步降试验的统计分析方法,建立依赖于加速模型的数据折算公式,再对步降试验下的三步分析法做出改进,改进后的方法在处理数据时更具灵活性,且计算复杂度有所降低。进而,为比较步进试验与步降试验下三步分析法的精确性与稳定性,首次利用Monte-Carlo仿真法对两试验下的三步分析法进行仿真。仿真结果显示,相比步进试验,步降试验能显著提高三步分析法的精度和稳定性,说明了步降应力试验具有优越性为可靠性评估提供了依据。

简单步降应力加速寿命试验的最优设计

以正常应力下寿命分布函数中参数的极大似然估计的渐近方差为准则,考虑II型截尾的情形,对指数分布场合下简单步降应力加速寿命试验的最优设计问题进行了研究。通过一个实例表明,在总截尾数相同的情况下,简单步降应力加速寿命试验第一步的截尾数,要比简单步进应力加速寿命试验第一步的的截尾数少,并能保证相同的试验精度。

双应力交叉步降加速寿命试验优化设计Monte-Carlo仿真

为进一步缩短试验时间,实现产品可靠性的快速评定,在综合应力加速寿命试验优化方案设计的基础上,提出了一种基于Monte-Carlo仿真的双应力交叉步降加速寿命试验优化设计方法。采用Monte-Carlo对步降加速寿命试验进行仿真模拟,以正常使用应力下的p阶分位寿命渐近方差估计为目标函数,以各试验应力水平及对应应力下的试验截尾数作为设计变量,采用MLE理论进行统计分析,建立了基于仿真的双应力交叉步降加速寿命试验优化设计模型。最后通过三次样条插值拟合理论对目标函数进行拟合,降低了仿真规模,提高了试验效率,为电子装备寿命预测的加速试验方案优化设计提供技术支撑。

腐蚀管道寿命可靠性的步降应力加速试验研究

为保障油气管道安全运营,需研究腐蚀管道寿命的可靠性。首先基于管道失效机理,采用步降应力加速寿命试验(SDSALT)方法,获得不同温度下腐蚀率样本;其次利用加速因子和逆幂律加速方程建立数据折算模型,将腐蚀率样本转换为应力作用失效时间并截尾抽样后作为输入,求得含未知参数的准样本;然后通过准样本估计Weibull分布的3个参数,进而得到以温度和时间为自变量的管道可靠性函数;最后以H_2S/CO_2环境中运营的N80管道为例,验证所建腐蚀管道寿命预测方法的可靠性。结果表明,该方法大幅缩短试验时间,对管道寿命预测准确,并分析出管道可靠性的降低速度随温度和时间的增加先增大后减小,可应用于管道的适用性评价。

双应力交叉步降加速寿命试验的数值模拟

双应力交叉步降加速寿命试验是可靠性工程中不同于传统增应力加速寿命试验的一种新思路,投入实践前,针对其是否能提高可靠性试验效率进行计算机模拟。仿真相似条件下双应力交叉步降加速寿命试验和原有双应力交叉步进加速寿命试验的步骤,应用于产品寿命服从Weibull分布的实际算例,统计得出二者的试验平均耗费时间和效率比。由效率比曲线,证实双应力交叉步降加速寿命试验在应用于高可靠性、长寿命产品可靠性分析时多数情况下能较大程度提高试验效率。

基于步降应力加速贮存试验的电缆网贮存寿命评估

目的针对某型电缆网开展加速贮存试验设计,并通过试验预测产品贮存寿命。方法基于步降应力加速贮存试验方法,结合Arrhenius模型,利用对数正态分布的极大似然估计法,对试验结果进行评估。结果根据加速贮存试验结果,在较短时间内评估得到电缆网的贮存寿命,评估得到电缆网在25℃下的平均寿命点估计值在20年以上,并获得其加速模型和加速因子。结论为电缆网贮存寿命的定量评估提供了一种参考方法,为武器装备延寿整修提供依据。

竞争失效产品综合应力步降加速寿命试验优化设计Monte-Carlo仿真

为进一步缩短试验时间,实现对高可靠性、长寿命竞争失效产品可靠性的快速评定,在综合应力加速寿命试验优化方案设计的基础上,提出了一种基于仿真的竞争失效产品综合应力步降加速寿命试验优化设计方法。采用MonteCarlo对竞争失效产品综合应力步降加速寿命试验进行仿真模拟,以正常使用应力下的p阶分位寿命渐进方差估计最小为目标,在给定各应力组合下试验截尾数大小的条件下,以试验应力水平大小作为设计变量,采用MLE理论进行统计分析,建立了基于仿真的竞争失效产品综合应力步降加速寿命试验优化设计模型。最后通过实例分析,表明该方法的有效性、可行性,为电子装备寿命预测的加速试验方案优化设计提供技术支撑。

复杂环境应力下典型机电产品贮存-值班寿命加速试验方法研究

目的建立复杂环境应力下机电产品贮存-值班寿命加速试验方法。方法依据机电产品贮存-值班寿命剖面、环境因素及基准条件,考虑关键部件可能产生的环境效应与累积损伤,选取拟模拟与加速的环境因素,按照环境应力施加时序及损伤模型,提出一种综合考虑机电产品贮存-值班过程中温度、湿热、盐雾、太阳辐照、温度循环、振动和冲击等环境应力对其寿命影响的加速试验方法。结果建立了某典型机电产品复杂环境下贮存-值班寿命加速试验剖面。结论复杂环境应力下机电产品贮存-值班寿命加速试验充分考虑了机电产品在贮存-值班过程中经历的环境应力,能够在一定程度表征机电产品贮存-值班过程中各种环境应力的累积叠加效应。

步降应力加速寿命试验(上篇)——方法篇

加速寿命试验是高可靠长寿命评估中的常用方法,广泛应用于武器装备的定寿与延寿。在现有方法的基础上,基于试验应力加载顺序的变化将可能使试验效率发生重大改善的设想,提出一种新的步降应力加速寿命试验方法,并通过理论模型、Monte-Carlo仿真、对比实验对其有效性进行研究。研究结论表明,步降应力加速寿命试验方法应用于与耗损型失效对应的长寿命评估可以大幅度提高试验效率,而不影响加速寿命试验的评估精度。

自适应逐步混合截尾加速寿命试验下应力强度模型的可靠性分析

针对寿命试验中存在试验时间长且试验数据难以收集的问题,文章基于自适应逐步Ⅱ型混合截尾样本,研究步进应力部分加速寿命试验下应力强度模型的可靠性分析问题。首先,根据极大似然理论,获得应力强度模型可靠度的极大似然估计并给出了渐近置信区间。然后,利用Bootstrap方法构造了2类Bootstrap置信区间。其次,分别运用Lindley近似方法和马尔科夫链蒙特卡罗方法得到应力强度模型可靠度的贝叶斯估计,并给出其最大后验密度可信区间。最后,运用数值模拟,将极大似然方法、Lindley近似方法和马尔科夫链蒙特卡罗方法进行对比研究;同时,比较了最大后验密度可信区间、Bootstrap置信区间和渐近置信区间的优良性。模拟结果表明:(1)应力强度模型可靠度的贝叶斯估计优于极大似然估计;(2)基于马尔科夫链蒙特卡罗方法的贝叶斯估计优于基于Lindley近似方法的贝叶斯估计;(3)随着样本量的增加,贝叶斯估计和极大似然估计的均方误差和平均绝对偏差均呈减小趋势;(4)最大后验密度可信区间优于渐近置信区间和Bootstrap置信区间。由上述结论可知,文章的方法对于估计加速寿命试验下应力强度模型的可靠度是切实可行的,其中,马尔科夫链蒙特卡罗方法优于极大似然方法和Lindley近似方法,基于贝叶斯估计得到的最大后验密度可信区间优于Bootstrap方法构造的置信区间和基于极大似然估计得到的渐近置信区间。

步降应力加速寿命试验(下篇)——统计分析篇

围绕步降应力加速寿命试验的统计分析问题进行讨论,首先建立了步降应力试验的3步分析方法,然后在Weibull分布场合对3步分析方法中的关键步骤———数据折算过程进行了深入探讨,给出了数据折算过程中估计问题的求解及算法,最后利用实验数据进行验证。该统计分析方法不依赖于加速模型,降低了统计分析的复杂度,求解精度高,迭代收敛性好,具有明显的程序化特征,便于加速寿命试验CAE的编程实现。

步降应力加速寿命试验的效率分析

分别在威布尔分布和对数正态分布场合,通过Monte-Carlo模拟比较了步降试验和步加试验的效率,得到步降试验的效率优于步加试验的条件.

逐步Ⅱ型截尾步进应力部分加速寿命试验的统计推断

基于逐步Ⅱ型截尾样本,研究了逆Rayleigh分布在步进应力部分加速寿命试验下的统计分析问题.首先运用贝叶斯方法、极大似然估计方法和近似极大似然估计方法,得到了未知参数和加速度因子的贝叶斯估计(BE)、极大似然估计(MLE)和近似极大似然估计(AMLE),并运用极大似然估计的渐近正态性推导出未知参数和加速因子的渐近置信区间.其次,运用贝叶斯理论在平方损失函数和线性指数损失函数下给出了模型参数和加速因子的贝叶斯估计和最大后验密度(HPD)置信区间.最后,利用蒙特卡罗模拟对3种不同估计方法的精度进行了评估.数值模拟表明:贝叶斯估计的效果大体上优于极大似然估计和近似极大似然估计的效果;线性指数损失函数下的贝叶斯估计效果要优于平方损失函数下的贝叶斯估计效果;随着样本量的增加,3种估计方法的均方误差(MSE)和平均相对误差(ARE)均呈减小趋势;在同一组样本和同一种移除方案中,BE的HPD置信区间长度优于MLE的渐近置信区间长度.

加速度计步降应力加速寿命试验优化设计

针对解析方法难以得到或者不能得到步降应力加速寿命试验最优方案的难题,提出了一种基于Monte-Carlo仿真的步降应力加速寿命试验(SDSALT)优化方法。该方法通过大量的重复模拟试验生成试验失效数据,寻找最佳应力水平和试样分配比例,以正常使用应力下的P阶分位寿命均方误差估计(MSE)和各个应力水平下的特征寿命之和最小为目标,采用极大似然估计(MLE)对失效数据进行统计分析,建立基于仿真的步降应力加速寿命试验优化设计模型。给出的算例仿真结果说明该方法的可行性与正确性,易于流程化,适合工程应用。

无线电引信步降应力加速寿命试验技术研究

步进应力加速寿命试验是对引信产品的贮存可靠性研究中最为有效,同时也是应用最为广泛的技术。但在试验过程中存在试验周期长、效率低等问题,提出了步降应力加速寿命试验方法,并通过理论模型、对比实验对其有效性进行了研究,结果表明采用步降应力能明显提高加速寿命试验的效率。

双应力交叉步降加速寿命试验研究与应用

为解决传统单个恒定应力加速试验条件下,寿命评估周期长、成本高的问题,基于气缸失效机理,建立气缸寿命-应力模型,在假定气缸产品寿命服从两参数威布尔(Weibull)分布的条件下,以极大似然估计(MLE)渐近方差最小为设计原则,选取温度和频率作为试验应力,建立气缸双应力交叉步降试验优化模型。通过对试验数据的分析、优化理论和传统理论的外推精度和试验效率的比较,证明了优化模型和交叉步降加速寿命试验方法在气缸寿命评估中的可行性,以及加速模型的正确性。