基于Wiener退化过程的动车组部件状态-机会维修模型分析与研究

针对动车组多部件存在运行维修成本高、欠维修或过维修的现象以及故障影响范围大等问题,提出一种基于Wiener退化过程的部件状态-机会维修优化模型。该模型利用Wiener过程描述部件在运行过程中的劣化程度,通过基于指数分布的随机几何过程反映不完全维修后部件的劣化损伤,同时利用定期检测获取部件的实际劣化值。从随机过程和拓扑的角度,分析不同类型维修策略之间的区别与联系。结合单部件状态维修优化策略,求得各部件的最优状态阈值和维修检测周期。引入机会阈值与状态阈值的比值,结合部件退化过程与状态阈值、机会阈值之间的关系,推导部件状态、机会维修次数期望值的数学表达式,建立状态-机会维修策略模型,采用蒙特卡洛算法进行模拟,确定各部件的最佳机会阈值,达到优化维修费用率的目标。以某型号动车组牵引供电系统为例,通过仿真验证,表明采取状态-机会维修模型,可以有效减少停机次数,降低维修费用率。

鄂州市湿地资源景观演变与退化过程分析

以2009年、2015年和2020年鄂州市土地利用数据为基础,分析了湿地景观格局演变过程及其退化程度,探究了整体与局部区域湿地退化的功能特征。结果表明:①2009—2020年鄂州市和梁子湖自然保护区的湿地总面积分别减少66.75 km2、8.04 km2;②鄂州市湿地景观向破碎化和类型多样化发展,但湖泊湿地优势度增加,空间分布集中,连通度有所提高;③湿地退化区域主要分布在花马湖流域和长江沿岸,恢复区域主要分布在五四湖流域和梁子湖自然保护区;④湿地生物多样性有所降低,但植被生产力呈增加趋势,梁子湖区域整体湿地保护情况良好,退化程度低于鄂州全市。鄂州市湿地景观受人为活动影响明显,湿地保护政策和生态项目工程的实施有利于湿地资源的恢复与合理利用,对促进区域经济与生态环境协调发展具有重要意义。

基于维纳退化过程的烟草水分仪核查周期确定方法

为解决烟草红外水分仪核查周期难以确定的问题,提出一种基于维纳(Wiener)退化过程的水分仪核查周期确定方法。在对烟草生产过程中采集到的大量水分仪历史退化数据和在线测量数据进行分析的基础上,采用带自适应漂移项的Wiener过程模型对历史退化数据进行建模,以获取水分仪未来退化状况的信息,从而确定水分仪的核查周期。在新的数据到来之后,引入卡尔曼滤波对自适应漂移参数进行更新,对红外水分仪剩余寿命进行重新估计,以实现红外水分仪核查周期的动态调整。研究结果表明,与传统方法相比,该方法更符合实际情况且能够实现在线预测,在该案例下的烟草红外水分仪的核查周期应当设置在6~7 d之间。

卤水腐蚀作用下磷酸镁混凝土基于Wiener退化过程的可靠度分析

根据青海盐湖地区服役环境,配置包含SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、Mg^(2+)的盐湖卤水腐蚀溶液,将磷酸镁混凝土试件浸泡在溶液中,每隔30 d测定动弹性模量、质量作为评价指标,在磷酸镁混凝土中加入聚丙烯纤维、二氧化硅活性材料和双掺聚丙烯纤维二氧化硅改善其性能并与无添加对比分析,以相对动弹性模量作为磷酸镁混凝土耐久性退化指标,建立一元Wiener退化过程预测模型进行可靠度分析,采用极大似然法进行参数估计,建立服役寿命的可靠性函数和概率密度函数。结果表明:Wiener函数可有效刻画磷酸镁混凝土在盐湖卤水腐蚀下的退化过程,建立的可靠度函数能描述各试件的服役寿命,并且与实验结果相吻合,可靠性寿命时间依次为双掺聚丙烯纤维和二氧化硅>单掺二氧化硅>单掺聚丙烯纤维>无添加,建立的Wiener概率分布模型可反映四种类型磷酸镁混凝土的腐蚀损伤劣化规律,从而为盐湖地区磷酸镁混凝土寿命预测及耐久性评估提供可靠性依据。

黄土高原北部紫花苜蓿草地退化过程与植被演替研究

采用空间序列代替时间序列的方法研究了黄土高原北部陕西省神木县六道沟小流域紫花苜蓿人工草地在1～30年的群落演替特征。结果表明，由于气候干早、土壤贫瘠等原因．黄土高原北部紫花苜蓿草地生产力普遍偏低，最高鲜草产量为4000-5000kg／hm^2．而且生长盛期持续时间较为短暂．最多不超过6年。建议对紫花苜蓿草地采取适当的管理措施，比如中耕除草与施肥，改善苜蓿种群的基质条件、缓解种群竞争压力。可以在一定程度上延长人工草地的使用寿命。种植紫花苜蓿可以显著加快植被的自然演替进程．经过10年时间紫花苜蓿草地即可以演替到该地区的稳定草原群落——长芒草群落。豆科、菊科与禾本科3大科植物在紫花苜蓿草地退化过程中处于举足轻重的地位．属于这三大科植物的种数合计占相应演替阶段出现植物种数的54．5％～78．6％。茵陈蒿、草木樨状黄芪与达乌里胡枝子作为长芒草群落的主要伴生植物，反映了研究区干旱的气候条件与贫瘠的土壤肥力特征。

粤北石漠化地区土壤退化过程研究

通过在野外试验地和室内模型上进行模拟降雨试验,研究粤北地区不同石漠化阶段的土壤退化特点和变化过程。结果表明:随着石漠化程度的加深,不同石漠化阶段的土壤理化性质差异显著,并与地上生物量和植被盖度呈相关性;当雨强大于60mm/h时,中度和重度石漠化土地的土壤地表侵蚀量呈现较大的波动性,产流后35min内重度石漠化样地的地表土壤侵蚀总量是轻度石漠化样地的7倍多;坡度和雨强对中度石漠化土地的土壤漏失量影响不大,体积越大的裂隙、漏斗产生的土壤漏失量反而越小;重度石漠化阶段是石漠化地区土壤退化过程中一个重要的转折阶段,在这个阶段中,形成多种水土流失的运移途径,土壤退化进入到一个突变的状态。

基于两阶段维纳退化过程的液力耦合器可靠性评估

对液力耦合器(liquid coupling device,LCD)的两阶段退化过程进行可靠性建模及评估。液力耦合器退化过程中呈现出明显的两阶段特性,即LCD在退化过程中存在某一时刻,在该时刻前后,LCD分别服从不同的退化过程。传统做法只基于第二阶段进行可靠性分析,丢失了第一阶段的信息。鉴于此,建立两阶段维纳退化过程模型,并推导出该模型下的可靠度函数;同时,基于Schwarz信息准则(Schwarz information criterion,SIC),获得模型变点的估计。最后,运用所建模型对LCD实例进行可靠性评估,并与传统做法进行对比分析。结果表明该模型对LCD退化过程拟合效果良好,且给出更为可信的评估结果。

基于Gamma退化过程的直升机主减速器行星架剩余寿命预测模型

鉴于Gamma过程具有平稳、独立增量等退化建模所需的属性,将其用于描述设备退化过程,并针对缺乏故障数据时难以进行剩余寿命预测的问题,利用设备运行中采集的表征其退化状态的大量间接状态参数和少量直接状态参数,建立了基于Gamma退化过程的剩余寿命预测模型;针对经验最大化算法中似然函数难以解析求解的问题,引入粒子滤波算法实现了模型参数估计;最后将模型应用于直升机主减速器行星架的剩余寿命预测,得到了不同时刻的预测结果及95%置信区间,验证了预测模型的有效性和准确性。

高寒山区紫花苜蓿人工草地退化过程

以祁连山东段旱泉沟小流域为例,通过连续6年的定位观测,研究了紫花苜蓿人工草地退化特征.结果表明:紫花苜蓿人工草地建植以来,草地群落的盖度逐年下降,而群落密度增加,草层高度呈波动变化,地上生物量呈单峰曲线变化,最大值出现在建植后第3年;草地的物种数由7种增加到16种,物种替代速率为2.5～5.5,群落的Shannon-Wiener多样性指数呈上升趋势,Pielou均匀度指数表现出增减交替趋势,而Simpson优势度指数呈下降趋势.建植第5年,紫花苜蓿出现了自然稀疏,干草产量下降至129.8 g/m^2,草地裸斑增加、质量下降,部分草地已失去利用价值.2003-2008年人工草地群落经历了紫花苜蓿、多年生杂类草、多年生禾草优势阶段,草地退化严重,割草能力丧失,群落结构和功能趋于撂荒地演替格局.

农田黑土退化过程

利用全区域采样调查方法,结合县市土壤志和第二次土壤普查的结果,从区域尺度分析了东北典型农田黑土的退化过程。结果表明自开垦以来,农田黑土发生了显著退化,土壤有机质下降了60%,处于退化发生、退化发展和退化危机阶段的农田黑土共存。第二次土壤普查至2002年的20a间,农田黑土有机质仍以年平均5‰的速率下降,水土流失严重的县市年均下降速率高达13.5‰,黑土侵蚀已成为当前黑土退化的主要驱动因素。同时研究也表明如果增加农田投入或实施生态保育,农田黑土退化可以遏制,耕地是可培肥的。图1,表2,参10。

基于Gamma退化过程的剩余寿命预测及维修决策优化模型研究

通过研究产品故障发生的机理,建立了基于Gamma退化过程的状态空间模型,运用EM-PF参数估计方法对模型中的参数进行求解,确定模型的具体形式,进而得出产品剩余寿命的分布函数和概率密度函数。该剩余寿命预测方法将退化状态与故障阈值联系起来,从而降低了剩余寿命预测的误差,以轴承磨损量特征进行建模,完善了状态信息与剩余寿命之间的相互关系。利用剩余寿命的概率密度函数建立了以费用最小为目标的维修决策模型,确定最优的维修更换时间并实现维修决策的优化。最后用轴承寿命试验所得到的数据对模型进行了验证,实例结果证明该模型是可行有效的。

寿命期内钢筋混凝土连续梁退化过程分析

为实现寿命期内混凝土桥梁退化过程定量分析的目标,在给出退化全过程中3个关键时刻的计算数学模型以及特有力学问题模拟方法的基础上,建立基于有限元数值模拟的混凝土桥梁退化过程分析方法.在理论分析的基础上利用FORTRAN 95编写了分析程序CBDAS,以一座钢筋混凝土连续梁为对象,研究其在氯离子侵蚀作用时给定寿命期内桥梁结构整体力学性能的演变规律.结果表明:氯离子侵蚀作用时,普通钢筋具有开始锈蚀时间早、锈蚀速率快的特点;成桥80 a后,模型梁2个关键截面处的抗弯承载力均小于对应的包络弯矩.对于钢筋混凝土桥梁,其承载能力极限状态时可能会出现耐久性不足.

累积冲击作用下可恢复退化过程的可靠度评估

以对激光器进行可靠度评估为背景,在考虑累积冲击与自然退化同时引起产品失效的基础上,重点研究了冲击时间间隔对产品退化量的影响,建立了累积冲击作用下可恢复的退化模型。根据自然退化过程及泊松冲击更新理论,研究了累积冲击模型和累积冲击下的退化失效模型。引入条件分布,分析冲击时间间隔对退化量的影响,得出了累积泊松冲击下的可恢复退化失效模型。结合性能退化分析,给出了可恢复的退化过程的失效分布函数和可靠度函数。进行了激光器退化试验,结果表明:当激光器工作2 000h时,利用累积冲击下可恢复的退化失效模型评估得到的可靠度为0.53,与仿真结果相符,为利用累积冲击下退化失效模型评估得到的可靠度的2.79倍。结果验证了本文提出的利用可恢复的退化模型进行可靠度评估的合理性。

攀枝花市土地退化过程

土地退化不仅是目前全球性的重大环境问题,而且也是重大的经济问题和社会问题,分析了土地退化过程的不可逆性及攀权花市的土地退化过程。

基于Copula的车轮Gamma退化过程

通过Gamma随机过程描述机车轮缘与滚动圆直径的磨耗过程,研究了运用Copula函数和四阶矩方法计算轮缘退化与滚动圆直径退化的相关可靠性方法,通过动力学软件仿真得到列车不同阶段的动力学指标.研究了镟修周期为20万km的车轮退化过程的可靠性及车轮直径退化过程的灵敏度,利用Monte Carlo仿真(MCS)验证了该方法的正确性.结果表明:镟修周期为20万km时车轮达到预期寿命的可靠性高,基于Copula函数相关失效退化模型计算的可靠性高于独立失效模型计算的可靠性,轮径退化可靠性模型的灵敏度研究说明镟修过程中应该要选取对轮径削减较少的方案.

青藏高原与黄土高原交错带天然草地群落特征及退化过程研究——以甘肃省白银市为例

对地处青藏高原与黄土高原交错带的白银市天然草地植物区系组成、草地类型结构以及退化草地物种数、生活型构成、盖度、生物量等植被特征进行了系统调查与分析,研究了不同退化演替时期草地群落结构特征的空间变化规律。结果表明:随草地退化程度的加剧,高位芽植物最先消失,草地植物群落物种数和优势种密度急剧下降,群落盖度、生物量比、鲜草产量与可食草产量百分数均呈逐渐下降趋势。提出了保护草地生态环境的思路。

工程退化过程的可用性问题

系统的可用性问题是工程界非常关心的问题,为分析方便起见,通常假定系统处于全新或可修到全新状态,但实际上工程通常处在磨损状态下(即退化过程)工作,本文用概率这一工具对此状态的可用性问题进行了探讨。

基于gamma退化过程的装备备件保障模型

在基于CBM的装备保障中,备件订购是重要一环。针对带有状态监测系统的单部件系统,假设部件退化服从gamma过程,以总费用率最小为目标,建立了系统退化过程模型和订货费用模型,结合改进的费用率函数对最优备件订购时间进行了决策。通过案例分析对提出的模型方法进行了验证。结果表明,所建模型可以降低备件的总费用率。

滚动轴承的振动性能退化过程与保持可靠性研究

为了分析滚动轴承的振动性能退化过程与保持可靠性之间的关系,提出一种基于最大熵法和相似度法的滚动轴承振动性能退化模型,并对滚动轴承的退化过程进行评估;然后基于最大熵法和泊松过程建立滚动轴承振动性能保持可靠性模型;最后基于灰关系理论对滚动轴承的性能退化序列和保持可靠性序列进行分析。实验结果表明,所提出的滚动轴承振动性能退化模型能够有效地识别滚动轴承的退化状态,并且滚动轴承振动性能保持可靠性的演变历程与振动性能退化过程之间有明显的灰关系,可信水平均达到80%以上。

黄河三角洲滨海湿地退化过程的时空变化及预测分析

以1991、1995、1999、2004、2009年和2013年Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像作为数据源,从景观和土地利用角度分析黄河三角洲大尺度范围的滨海湿地退化状况,并利用马尔科夫过程模型模拟2021年研究区滨海湿地的演变趋势。结果表明:1999—2004年和2004—2009年是黄河三角洲湿地退化较严重的两个时段,退化湿地占自然湿地总面积近40%,2009年以后,研究区退化得到一定的缓解。预计至2021年,湿地占区域陆地面积的比例将下降至60%。与2013年相比,自然湿地和人工湿地面积占比将分别下降4.52个百分点和3.08个百分点,草本沼泽、灌丛湿地、森林湿地和盐沼面积将分别减少32.21、15.76、19.33 km^2和74.86 km^2。由此可见,未来黄河三角洲滨海湿地的生态保护与修复工作仍十分艰巨。