基于未确知信息的复杂结构能度可靠性分析

针对钢结构系统的模糊能度可靠性分析中需要较大数据量的问题,提出了基于未确知数学理论处理载荷分布规律的一种新方法, 即用未确知有理数表示载荷变量来计算变量的特征值.未确知有理数为最常用的离散型未确知数, 可以较为精细地刻画具有不确定性的量, 避免只用单一实数点值来表示这种量时产生的信息遗漏和失真.复杂模糊结构系统的可靠性分析中,对含有多个可能失效模式的大型复杂结构系统进行可靠性计算是个难点.采用结构的能度可靠性模型,用优化准则法选取可能的临界元,用增量载荷法确定主要失效模式的极限状态方程,在确定的截集水平下,确定了系统钢结构可靠性指标.通过未确知数学理论和能度可靠性模型的巧妙结合,解决了上述难点并使计算结果更接近实际真值.为工程复杂结构系统可靠性分析探索一种新型的计算模式和方法.     

一种含混合变量的结构可靠性分析方法

提出含模糊变量和区间变量的结构可靠性分析方法.基于能度可靠性理论,建立含模糊变量和区间变量的结构可靠性模型,采用最小模糊可靠性指标及最大失效可能度作为含混合变量结构的可靠性度量,给出两种度量指标在特殊情况下的解析求解方法及复杂情况下的优化解法.两个实例计算表明文中方法有效可行.     

模糊结构和机械系统的能度可靠性分析方法

模糊系统的可靠性评估是工程中倍受关注的重要问题。结构系统的可靠性与结构的失效模式有关。模糊结构系统失效的可能度取决于失效可能度最大的最危险失效模式。因此，最危险失效模式的识别及对应极限状态方程的建立是模糊结构系统可靠性分析的关键问题。本文基于模糊结构的能度可靠性理论，建立模糊结构和机械系统的能度可靠性分析模型。所提出的模糊结构体系失效模式的枚举准则，可在只需枚举出少量主失效模式的条件下，不漏掉最危险失效模式。算例分析表明文中方法是有效和可行的。     

未确知桁架结构有限元分析的未确知因子法

文中构建物理参数、几何参数和载荷同时具有未确知性的桁架结构有限元分析模型，并提出基于未确知因子法的结构分析方法；利用未确知因子的数学表述和未确知有理数的运算规则，推导出结构位移响应和单元应力响应的计算表达式。算例给出未确知性结构的响应可能值及其可信度的计算结果，表明该方法的可行性和有效性。     

机械结构系统模糊可靠性分析的数字计算方法

基于模糊可靠性问题向随机可靠性问题的数学转换,提出了应力和强度均为模糊变量时机械结构模糊可靠性分析的数字计算模型,在该模型中与截集水平对应的模糊应力和模糊强度首先被转化为普通的区间,然后在该普通区间上引入合适的概率分布,即可采用随机可靠性模型得到与截集水平对应的模糊失效概率,以此模糊失效概率为被积函数,以模糊应力的截集水平和模糊强度的截集水平为两个积分变量进行二重积分,并以0和1作为两个截集水平的积分限,即可得到机械结构系统的模糊失效概率。在所提方法的基础上,还提出了同时考虑基本变量模糊性和失效/安全域模糊性的失效概率计算公式。所提方法与模糊线性回归相结合,可用于计算具有多个基本模糊变量的机械结构系统的模糊失效概率。     

基于未确知理论的小样本数据分析在机械可靠性中的应用

针对民用机械设备可靠性试验经费投入少、试验周期长等多项因素,试验数据一般都很难达到所要求的数量等问题,提出了基于未确知理论的小样本可靠性数据分析方法.该方法把数据拟合成未确知信息,运用未确知有理数进行分析,利用未确知有理数直接得到数据本身的数学特征值,解决了数据稳定性问题.该方法通过小样本可以较为精确地拟合实际真值,避免结果信息遗漏和失真,并剔除已经变异的数据或者样本.通过算例,讨论了领域半径的取值原则,对工程实例具有指导意义.     

阀门非关键状态影响的当量故障率计算方法研究

目前基于阀门系统当量失效概率的可靠性研究中,多数情况下系统非关键状态未被考虑,导致了可靠性评估结果不充分。提出了一种新的当量失效概率计算方法,通过故障模式与后果分析法中失效数据与当量故障系数比较计算得到考虑失效后果差异的失效概率数据。在此基础上,采用马尔可夫模型及概率论中数学期望方法得到期望状态转换次数,并与所有状态存在概率结合得到量化分析系统非关键状态影响的失效概率数据,从而得到采用所提方法计算的"当量失效概率"。最终通过零部件的当量失效概率运用Birnbaum重要度计算分析方法,确定对系统可靠度影响最为关键的部件。算例分析结果表明,采用所提方法计算得出的当量失效概率相对于传统当量失效概率计算方法,能更好的体现出系统非关键状态对于可靠性的影响。     

铁路救援起重机伸缩式吊臂结构的疲劳可靠性分析

在现实生产作业环境中一些工程构件和机械零部件总是承受着变载荷的作用,并且在众多的破坏模式当中疲劳破坏是一种常见的模式。因此很有必要将疲劳学作为一项重要学科进行研究。分析研究了160 t铁路救援起重机伸缩壁板壳结构系统的不同可靠性模型对疲劳寿命的影响,探讨了结构系统串联和并联系统的可靠性。对结构系统疲劳失效模式进行举例,并对单个失效模式的破坏概率进行计算和整个系统失效概率进行求解。     

考虑载荷作用次数的共因失效零部件可靠性模型

研究了共因失效这种失效相关性以及随机载荷作用次数对零部件可靠性的影响,指出共因失效不仅存在于系统中而且也存在于具有多种失效模式的机械零部件中。在不作零部件各失效模式相互独立假设的前提下,直接运用载荷-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了多种失效模式下随机载荷多次作用时的零部件可靠性模型。以齿轮的可靠度计算为例,研究了零部件可靠度随载荷作用次数的变化规律。并运用Monte Carlo方法进行了仿真实验,验证了模型的正确性。     

考虑载荷动态分配机制的多状态系统可靠性建模及优化

多状态是现代制造装备和复杂工程系统的典型特征。由于多状态系统可靠性理论能反映系统服役阶段状态的复杂衰退规律,近年来受到了广泛的关注和深入的研究。然而,现有的大部分关于多状态系统可靠性理论的研究均假设系统中单元之间的失效规律是相互独立的。但在实际工程中,多种因素所造成的系统单元间失效规律的相关性问题不可避免,故考虑多状态系统中单元载荷的动态变化对单元失效规律的影响,利用马尔科夫模型对存在载荷动态分配机制的多状态系统进行可靠性建模和可靠度计算,分析系统的组成结构和单元的载荷动态分配策略对系统可靠度的影响规律,并在此基础上提出两层遗传算法对多状态系统的结构和载荷分配策略进行联合优化。     

浅析人机系统及其可靠性的计算

阐述了人机系统的基本概念,对人机系统要素的功能分配做了简要分析.根据状态空间分析法对人机系统事故类型进行了分类,并对目前几种人机系统的可靠性度行了计算,最后简要分析了当前人机系统可靠性研究中的一些难题.     

复杂机电系统可靠性预测的若干理论与方法

复杂系统可靠性综合、可靠性增长、可靠性预测已成为可靠性工程的三个重要研究方向,如何从方案论证、初设计、研制、试运行、投产的全过程,科学评估和预测复杂机电系统可靠性是工程实践中亟待解决的瓶颈问题。立足事前分析、事中分析、事后分析三个层面,探讨单元为不同分布时的系统可靠性综合及预测、试运行阶段系统可靠性增长分析、系统可靠性增长预测、系统可用性评定等命题中的若干理论与方法。针对具体工程背景,提出解决问题的新思路,并进行实例验证,为系统研究大型复杂机电系统可靠性提供理论依据和技术支持。     

线性连续系统的动态与渐变耦合可靠性分析

机械设备的零部件通常承载着动态载荷,且由于制造的不确定性致使几何元素的尺寸、形状以及相互位置具有随机性,同时多于80%的零部件都是由于某些量的劣化导致渐变失效,因此,开展动态与渐变耦合可靠性研究对于机械行业的发展具有极为重要的意义。研究随机参数线性连续系统遭受强度劣化和承受动态载荷时的可靠性问题。根据线性连续系统的随机动力学理论获得随机响应的计算公式,由此建立随机交变应力的计算模型。采用一随机变量描述初始强度的不确定性,利用非平稳Gamma过程描述强度劣化量的演变过程。在此基础上构建线性连续系统的动态与渐变耦合状态函数和可靠度表达式。应用提出的方法分析轴扭转振动系统的动态与渐变耦合可靠性,将当量正态化法和设计验算点法相结合以估算动态与渐变耦合可靠度,采用中心差分方法分析该可靠度的敏感性。利用数值实例验证提出方法的实用性和有效性。结果表明,提出的动态与渐变耦合可靠性分析方法能够有效解决随机参数线性连续系统遭受强度劣化和承受动态载荷时的可靠性分析问题。     

失效相关系统动态可靠性建模与失效率研究

建立了随机载荷作用下的失效相关串联系统、并联系统和k/n系统动态可靠性模型,并研究了系统可靠度和失效率随时间的变化规律。在系统层运用载荷-强度干涉模型建立了失效相关系统可靠性模型;在分析系统可靠性模型的基础上,建立了系统强度的累积分布函数和概率密度函数。运用顺序统计量理论建立了载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数,进而建立了强度不退化时载荷多次作用下的系统可靠性模型以及系统动态可靠性模型。运用概率微分方程建立了强度退化时的系统动态可靠性模型。研究了串联系统、并联系统和k/n系统可靠度和失效率随时间变化的规律。研究表明：系统与零件具有相似的特征;系统的可靠度随时间逐渐降低,k/n系统的可靠度介于串联系统和并联系统之间;强度不退化时,系统的失效率随时间逐渐减小;强度退化时,系统的失效率具有“浴盆”曲线的全部特征。

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复杂系统可靠度置信区间估计

针对复杂系统可靠性试验非常少甚至没有做的情况，提出了基于单元信息进行可靠性综合的方法。该方法不需假设系统或单元产品的寿命服从某一分布，减少了因寿命分布选择不当所造成的可靠性和方差的误差。在获得单元可靠性的均值和方差的基础上，利用系统可以分解为单一的串联或并联关系，通过逐步综合获得复杂系统的可靠性均值和方差估计值。利用系统信息熵原理，将部件的试验数据折合为系统的试验数据，获得系统的子样数。由此提出了小子样下的系统可靠性置信区间估计新方法，该方法只假设系统可靠性估计服从正态或对数正态分布。新方法使用限制少，计算简单，适用于系统数据较少的可靠性分析.     

数控磨床主轴系统的可靠性建模与评估研究

对北京第二机床厂某系列数控磨床主轴系统的故障数据进行处理,绘制主轴系统的概率密度函数散点图,初步假定函数模型,再利用最小二乘法估计未知参数,利用卡方检验和相关系数法进行拟合优度检验,最终确定主轴系统的分布类型为指数分布。根据所属分布类型计算主轴系统的平均故障间隔时间MTBF,平均维修时间MTTR,以及固有可用度A,对主轴系统的可靠性进行评估。所得结果已反馈到生产厂家并获得认可,对数控磨床整机可靠性的提升有重要意义。     

制造网格系统可靠性管理研究与实现

为有效管理制造网格系统中分散的、异质的资源,提出了制造网格系统可靠性管理。首先,在分析制造网格系统的特点、优势及其体系的基础上,给出了制造网格系统可靠性的定义。根据资源对实时性的不同需求,研究了可靠性管理的层次模型,提出了对制造网格系统进行可靠性管理的解决方案：对不同层次的资源采取按层管理的策略,定义了相应的可靠性评价策略,并构建了制造网格系统资源的可靠性管理体系,研制了对制造网格系统进行可靠性管理的系统。运行实例表明,该系统能够有效管理制造网格系统内分散的、异质的资源,提高了制造网格系统的整体可靠性。     

甘蔗压榨机系统可靠性的失效模式影响模糊评估分析

机械系统的可靠性分析通常采用故障树分析（FTA）和失效模式影响及致命度分析（FMECA）方法，由于模糊性或不确定性是客观事物的一种本质属性，评估系统可靠性的失效模式影响因素也具有模糊性，常规分析方法对此很难给出有效而准确的回答。以新型两辊甘蔗压榨机械系统为例，讨论失效模式影响模糊评估分析方法的原理，评估分析结果可用于创新设计新产品，改造老产品及提高系统的可靠性。     

基于B／S模式的滚筒采煤机可靠性管理系统开发

滚筒采煤机是现代综采工作面的核心设备,其失效率和可靠性对整个采煤作业有决定性的影响。从采煤机的组成结构出发,对其结构进行了一系列较简单的可靠性分析,并基于此寻求用专家系统的方式解决其可靠性问题,达到快速、准确、非专家亦可操作的目的。     

基于PLC控制的浇注系统可靠性定量计算

介绍了PLC控制系统可靠性相关定义,构建了小型浇注系统拓扑结构图及其分析模型,论述了其可靠性计算的一般方法,并具体计算了其平均无故障工作时间.并对计算结果与实际应用场合结合进行了简单的分析和总结.