三参数威布尔分布参数估计及在可靠性分析中的应用

威布尔分布是可靠性中应用最广泛的分布之一。三参数威布尔分布尤其适用于在开始使用时有一时间段内不发生故障的情况。由于该分布的位置参数不等于0,在参数估计时不能采用简单的参数估计方法实现,限制了该分布形式在可靠性分析中的应用。根据三参数威布尔分布的特点提出了一种综合图解法和遗传算法的参数估计方法,应用该方法可以获得更精确的参数估计值。随后应用于某系列数控车床计算机数控系统的故障分析中,验证了本文提出的参数估计方法的可行性。     

基于GM-噪声SVR方法的矿山设备可靠性参数估计

为了有效估计小子样条件下矿山设备的三参数威布尔分布可靠性模型参数,提出基于GM-噪声SVR的参数估计方法。该方法以灰色估计法(GM)为基础估计模型的位置参数,采用基于训练样本数量和噪声参数寻优的ε - 带支持向量回归机(ε-SVR)估计尺度参数和形状参数,并通过拟合的三参数威布尔分布函数分析预测和解决设备的可靠性问题。算例结果表明,GM-噪声SVR方法可以很好地用于矿山设备可靠性模型参数估计,估计某带式输送机三参数威布尔分布可靠性模型的位置参数、尺度参数和形状参数依次为3.1525、188.3763、1.0476,平均无故障时间为188 h,标准均方根误差NRMSE为0.0519。这表明该方法的可行性和有效性。     

可修系统的一种复合贮存模型及其可用度估计

本文根据工程实际,在已有修如旧模型和修如新模型基础上,对可修系统建立了一种复合贮存模型,并在该模型下导出了系统在任意时刻的可用度函数解析表达式：关于可用度的估计,以服从威布尔分布的系统为例,基于系统的贮存寿命试验数据,给出威布尔分布的形状参数和尺度参数的矩估计,进而给出系统可用度的点估计。     

三参数Weibull分布参数估计求法改进

对文[1]中求三参数威布尔分布位置参数估计的方法做了改进,从而提高了计算的精度与速度。     

U型试件混凝土冲击寿命的统计分析

采用自行设计的U型混凝土试件,以及自制的落锤冲击实验装置,研究了其抗冲击性能。引入顺序统计量和秩的概念,根据平均秩法的期望估计,计算累积失效概率函数F(N)和生存概率函数R(N)的估计值。利用双参数威布尔(Weibull)分布理论及线性回归理论,分析了在4种不同落锤质量水平下冲击寿命N的分布规律,结果表明,双参数威布尔分布理论可以很好地描述U型试件混凝土冲击寿命N的分布特征。     

基于故障数据的设备运行可靠性分析与评估

基于故障数据,对设备运行可靠性进行了分析与评估。对某汽车制造企业的一台卧式加工中心的故障数据进行了统计与分析,形成观测样本,并拟合出了设备故障间隔时间的概率密度分布函数和累计分布函数曲线,从而推断得出其分布规律可能服从威布尔分布。然后通过对威布尔分布函数相关性进行检验,验证了该设备的故障间隔时间分布服从威布尔分布。最后根据统计结果计算得出了该设备的各项可靠性评估指标。     

声呐图像背景灰度分布特性分析及模型研究

在图像声呐滤波、分割以及目标识别中,像素灰度分布特性及其模型的选择与建立具有非常重要的作用。针对当前声呐图像背景灰度分布模型研究尚不够深入的现状,分别采用威布尔分布和瑞利分布模型对声呐图像背景区域像素点灰度分布进行了仿真验证。结果表明,威布尔分布较瑞利分布来说能够更好地逼近图像声呐灰度分布曲线,且具有较强的自适应性。但在某些情况下,可采用瑞利分布替代威布尔分布,以提高运算效率。     

基于威布尔分布及最小二乘支持向量机的滚动轴承退化趋势预测

为有效描述滚动轴承的退化趋势,提出结合威布尔分布及最小二乘支持向量机的滚动轴承退化趋势预测新方法。用威布尔分布形状参数作为滚动轴承的性能退化指标,将该指标作为最小二乘支持向量机的输入构造退化趋势预测模型。鉴于最小二乘支持向量机模型参数对模型的推广预测能力影响较大,选粒子群算法(PSO)优化最小二乘支持向量机模型参数,并用实测滚动轴承全寿命实验数据进行检验。结果表明该方法能获得准确的预测结果。     

三参数威布尔分布在风机载荷外推中的应用

本文通过极大似然法、双线性回归法、相关系数法及概率权重矩法的威布尔估计算法对风机载荷相关变量(叶根面内弯矩、叶根面外弯矩及叶尖挠度)进行载荷外推,并通过极大似然值对该几种方法进行比较,提出适合风机载荷变量的估计算法,为使用三参数威布尔分布对风机载荷外推提供了一定的参考。     

一种指定功率谱密度与峭度值的对称威布尔分布道路谱重构方法

当前由功率谱密度重构路形谱的方法仅能生成高斯路形谱。高斯分布概率密度分布曲线较低的"拖尾"厚度决定了其难以对各类有着剧烈路面起伏的严酷道路进行有效描述。根据威布尔分布的高阶矩特性,推导了具有指定峭度的威布尔分布参数的计算方法;进而以ZMNL方法为基础,提出了一种由高斯白噪声产生指定功率谱密度与峭度的对称幅度威布尔分布随机变量的方法。使用该方法,可在保持功率谱密度(函数)曲线的前提下,通过指定不同的峭度值,产生不同严酷程度的路形谱。通过将该方法应用于某试验场可靠性试验道路谱重构,验证了该方法的正确性和有效性。为道路模拟试验以及各种车辆仿真试验提供了一种新的非高斯道路模型建模方法。     

基于最优置信限法机械密封的可靠性研究

为了对机械密封的寿命进行可靠性评定,文中在其寿命服从两参数威布尔分布时,基于无失效数据的最优置信限法给出了可靠性参数—可靠度、可靠寿命的置信限,并分析了影响其估计值的主要因素。     

球形容器用16MnR材料断裂韧性（CTOD）概率分布的研究

采用柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫检验法(K-S检验法)和似然比检验法,对球形容器用16MnR钢材断裂韧性(CTOD)值概率分布进行了研究,并指出以二参数威布尔分布最为合适。     

A131钢焊缝断裂韧性统计分布的计算机分析

对A131钢环焊接头的断裂韧性δc进行了试验测定，自行编制了确定接头断裂韧性δc概率统计分布的计算机程序。将试验数据输入计算程序，只需一次计算就可确定断裂韧性是否符合三种常用分布(正态分布、对数正态分布、威布尔分布)之一，该程序对快速、准确确定材料力学性能的概率统计分布以及对结构进行可靠性分析具有重要应用价值。统计检验结果表明，A131钢环焊接头的断裂韧性δc可以符合正态分布、对数正态分布或威布尔分布。威布尔分布是描述管道焊缝金属断裂韧度指标δc的最佳拟合分布函数。     

2D-C/SiC复合材料面内剪切性能统计及强度B基准值

针对2D-C/SiC复合材料进行大子样面内剪切实验,研究材料面内剪切模量和强度的分布规律及强度B基准值。运用线性回归结合假设检验的方法,确定2D-C/SiC复合材料面内剪切力学性能的分布规律及参数,对比两种不同经验失效概率得到统计结果;通过观察试样最窄净截面微CT照片及断口电镜扫描照片,解释材料面内剪切强度分散性微观机制,基于分布规律,最终计算得到2D-C/SiC复合材料面内剪切强度威布尔B基准值。结果表明:强度和模量均同时服从威布尔、正态和对数正态分布,且理论模型与实验结果吻合良好,两种经验失效概率不影响力学性能分布规律;面内剪切强度分散性与最窄净截面致密度和界面脱粘长度有关;2D-C/SiC复合材料面内剪切强度威布尔B基准值为80.41MPa。     

基于威布尔分布的金属化电容器寿命数据分析及参数估计

针对金属化电容器寿命的可靠性分析,常用的参数估计法人为因素影响大,精度差,而且在现场使用不便,提出联合利用最小二乘及平均秩次估计威布尔分布参数的方法解决了上述问题。结合实际试验数据进行计算,与传统方法比较,有效提高了参数的精度。     

ADB610D钢焊接接头冲击吸收功的统计分布模型

通过进行ADB610D钢焊接接头的冲击吸收功Akv的测定试验及数据采集,建立了确定冲击吸收功的统计分布模型,经多种数理统计检验,对Akv的统计分布函数进行了拟合检验。结果表明：威布尔二参数分布函数是描述ADB610D钢焊接接头冲击吸收功Akv的最佳拟合分布函数。     

基于SWT模型和威布尔分布的CFRP环带微动疲劳寿命预测

以铰销式碳纤维增强基复合材料(CFRP)环带为研究对象,基于SWT疲劳寿命预测模型,推导了服从威布尔分布的概率疲劳寿命预测方法.在给定的荷载条件下,建立ANSYS有限元模型,获得最不利破坏点处的应力、应变数值,并将其代入SWT模型计算微动疲劳损伤参量.根据微动疲劳寿命实验结果,采用最大似然估计法,建立在双参数威布尔分布下微动疲劳寿命与损伤参量的函数关系,得出在一定可靠度下的微动疲劳寿命预测值.结果表明:有限元的数值模拟结果与实验结果具有一致性,在四个荷载工况下,SWT模型损伤参量和威布尔分布参数值的三次项插值函数均方误差最小,得出95%可靠度下的疲劳寿命循环次数预测值均小于疲劳实验最小测量值,可作为工程设计值使用,同时说明了此疲劳寿命预测模型的正确性.     

天然油松针阔混交林直径分布结构分析

天然针阔混交林的最重要的结构之一是直径分布结构,它对森林经营中的正常择伐和可持续性有着最重要的作用。目前多数典型的天然林的直径结构分布遵从负指数或威布尔分布(Weibull)。这里应用11.5hm2示范区每木检尺资料,对林区天然油松针阔混交林的直径结构进行负指数或威布尔分布函数拟合,并用χ2检验拟合效果。结果表明,该林的直径结构基本遵从负指数和威布尔分布,但不是最典型的,主要表现是8～12cm径阶林木偏少。这与相应年代天然更新数量偏少有关,在今后森林经营中要进行有针对性地的收获调整。     

威布尔分布的环保型电子节能灯寿命的极大似然估计

提出了一种利用改进的极大似然估计法对基于威布尔分布的环保型电子节能灯寿命数据进行分析的方法.该方法利用加速寿命实验获取环保型电子节能灯使用寿命的数据,利用统计学的方法和威布尔分布模型,实现高应力下的实验时间的等效折算.采用改进的极大似然估计,有益于对环保型电子节能灯的寿命数据进行分析.     

基于混沌模拟退火PSO算法的威布尔分布参数估计应用研究

针对三参数威布尔分布模型采用精确解法直接求解的不足,提出基于混沌模拟退火粒子群优化方法进行参数估计。引入Logistic混沌因子调整粒子群优化算法的更新策略以充分释放其遍历搜索能力,并采用模拟退火方法依据Tsallis接受准则以一定概率接受新状态,使算法避免陷入"早熟"进而实现全局最优搜索;同时为降低算法在迭代计算上的时间开销,运用图解法获得的初始解为其提供搜索范围。将该方法运用到轴承转子可靠度威布尔分布参数估计中,实验分析表明该方法具有可行性和有效性,与遗传算法、模拟退火粒子群优化算法相比具有更好的寻优能力。