基于性能衰退的多态制造系统可靠性分析

针对可修制造系统在维修过程中呈现出的性能多态性,采用从机床到系统的分析方法,提出了机床在一个维修周期内基于性能衰退过程的多状态可靠性建模方法,建立了机床状态衰退过程的Markov模型,分析了机床从高性能状态到低性能状态衰退的不同途径,得出机床处于各状态的概率与衰退途径之间的函数关系。采用状态概率与通用发生函数相结合的方法,对机床性能衰退过程进行了状态分析,根据影响系统性能衰退的不同因素对制造系统进行层级划分,结合模糊层次分析法分析了子系统与系统性能状态之间的关系,得到子系统及系统的发生函数,探讨了系统因老化导致性能衰退过程的可靠度分析方法。结合实例分析,验证了所建模型的合理性和分析方法的有效性。     

基于脆性理论的多状态制造系统可靠性分析

针对传统制造系统可靠性分析方法的不足,将复杂系统脆性理论与多状态制造系统理论相结合,提出一种基于脆性理论的多状态制造系统可靠性分析方法。研究了制造系统多态性的产生机理与脆性激发机理,从加工过程、人员、环境三个方面构建了脆性激发因素集以及三方面因素之间的相互耦合关系,并给出各脆性激发因素风险度、耦合度与脆性度的量化方法;引入状态空间模型,描述了脆性效应作用下多状态制造系统的状态演变过程,在此基础上建立多状态制造系统的状态演变模型;提出一种考虑脆性效应的改进通用生成函数法,分别定义了多状态制造系统及其设备单元的生成函数,对多状态制造系统的工作性能状态与实际稳态可靠度等指标进行了分析。以国内某制造企业的双缸体零件族制造系统为例,证明了所提方法的可用性与有效性。     

大型行星齿轮系统可靠性设计的多目标优化

大型行星齿轮传动系统工况复杂,安全性能要求高,常规的设计方法因过于注重安全性,设计的结果偏于保守,技术经济指标不佳.以行星齿轮传动系统为对象,提出了大型机构可靠性设计的多目标优化模型,即以齿轮的关键参数——齿数、齿宽、模数为设计变量,充分考虑工程设计的约束性、多解性等特征,建立数学模型,进行可靠性分析计算,并在MATLAB优化工具箱里采用积极集策略进行多目标优化.将得到的结果与传统设计方案结果相比较,为大型行星齿轮系统的优化设计提供新思路.     

基于模糊贝叶斯网络的多态系统可靠性分析及在液压系统中的应用

为使贝叶斯网络能够对模糊信息和不确定信息进行处理,提出一种新的基于模糊贝叶斯网络的多态系统可靠性分析方法。该方法将模糊集合理论引入到贝叶斯网络可靠性分析中,考虑部件故障状态、部件故障率的模糊性以及部件间故障逻辑关系的不确定性,使贝叶斯网络具有处理模糊信息的能力。该方法采用模糊数描述系统和部件的故障状态,利用模糊子集描述部件的故障率,运用贝叶斯网络的条件概率表描述部件间的不确定联系。该方法应用到载重车液压悬架系统的可靠性分析实例中,分析结果表明该方法在进行系统可靠性分析时能够充分利用系统的模糊信息和不确定信息,从而提高系统可靠性分析的效率。     

基于T-S模糊故障树和贝叶斯网络的多态液压系统可靠性分析

为解决T-S模糊故障树分析方法在液压系统可靠性分析过程中运算复杂和只能单向推理的问题,提出一种基于T-S模糊故障树与贝叶斯网络的多态系统可靠性分析方法。根据给出的T-S模糊故障树向贝叶斯网络转化的方法确定贝叶斯网络的模型结构与条件概率表,利用贝叶斯网络的推理算法计算顶事件发生概率、事件后验概率以及底事件重要度。该方法既能进行计算系统可靠性指标及重要度的前向推理,又能进行故障诊断的反向推理,而且计算公式简单。最后通过900t提梁机液压驱动系统工程实例验证了算法的可行性与有效性。     

可重构制造系统多态可靠性建模与分析

针对利用传统方法建立多状态系统可靠性模型引起的组合爆炸问题,提出一种基于随机过程方法和改进的通用产生函数法(Universal generating function,UGF)的含中间缓冲区的可重构制造系统(Reconfigurable manufacturing system,RMS)多态可靠性建模方法。利用随机过程方法建立存在非相邻状态转移的可重构机床(Reconfigurable machine tool,RMT)的马尔科夫模型,求解机床各理论稳态概率;定义中间缓冲区状态,并通过分析中间缓冲区对机床可用度的影响,得到中间缓冲区可用度和机床各状态的实际稳态概率;结合RMS和RMT性能多态性的特点,对UGF进行改进。在此基础上,表示设备层和系统层的发生函数,建立多零件族可修RMS的多态可靠性模型,并对系统的各项性能指标进行分析。以双零件族四工序非串行缸盖机加工系统为例,验证该模型与分析方法的有效性。     

复杂系统可靠性冗余的平衡优化方法

复杂系统通常具有单元多,可靠度为非凸函数的特点,其冗余优化设计难度大,为此,本文提出了一种新的冗余优化方法,即平衡优化方法,引入了平衡态、平衡优化的概念,说明了该方法的原理和数值法,并通过举例与现有的方法进行了比较。     

基于贝叶斯网络的复杂系统多态可靠性分析

为了评估多态复杂系统的可靠性,识别系统中的薄弱环节,提出了一种基于贝叶斯网络的多态系统可靠性评估方法。在运用故障树进行分析的基础上进一步将故障树映射为贝叶斯网络。考虑到部件故障状态以及部件间故障逻辑关系的不确定性,该方法运用贝叶斯网络的条件概率描述部件间的不确定联系,采用三状态节点来描述系统和部件不同的故障状态,融合各验前信息计算各底事件和顶事件的发生概率,分析各个底事件对系统整体可靠性的影响,并计算各事件的重要度指标,通过分析查找系统的薄弱环节,以应用实例对提出方法的可靠性进行了验证。     

串联系统可靠性分配的模糊优化方法

本文指出，串联系统可靠性的优化分配受到很多因素的影响，本质上是一个模糊优化问题，针对这一实际情况，本文提出了串联系统可靠度的模糊优化分配方法，并以给定种种上资源数量的约束条件下的串联系统可靠度优化分配为例加以讨论。     

模糊系统可靠性的优化分析和决策

本文将模糊综合评判法、常规优化法与水平截集法有机地结合起来,根据实际环境条件确定各子系统的失效水平值,从而解决了子系统为不同隶属函数和在不同环境条件下的系统可靠性分析问题,实例证明这是一种较好的科学分析方法。     

复杂系统可靠性冗余的蚁群优化算法

冗余技术是提高系统可靠性的有效方法。复杂系统的冗余优化设计是典型的non-deterministic poly-nominal问题,至今还没有很好的解决。用蚁群优化算法解决复杂系统可靠性冗余问题。把系统结构向量化,将复杂系统转化为分级网络,把信息素集中在网络的节点,作为节点对蚂蚁的吸引强度,指导蚂蚁在各级节点内搜索解向量的各级对应分量。采用与系统属性有关的罚函数,加快解的进化过程。仿真结果及与其他算法的比较表明算法的有效性。     

Fenchel对偶定理在可靠性最优化中的应用

建立四个串—并联冗余系统的可靠性数学模型,为每个数学模型分别建立一个线性约束,模型Ⅰ和Ⅱ是传统的串—并联冗余系统数学模型,模型Ⅲ和Ⅳ是考虑共因失效的串—并联冗余系统数学模型;应用基于泛函描述的Fenchel对偶定理,求出所建可靠性模型每级所用冗余数的最优值;与Sharma-Venkateswarn启发式算法进行比较。以系统可靠性分配问题为背景,将Fenchel对偶定理应用于可靠性最优化,为可靠性最优化提出一种新的数学方法,此方法可以使某些可靠性最优化问题得到简化。     

多状态系统共因失效分析及可靠性模型

基于发生函数法建立了含共因失效的多状态系统可靠性分析模型,通过改进的发生函数法求取多状态不可修串并联系统的可靠度函数。具体分两个步骤:①先不考虑共因元件组的影响,用发生函数表示系统的性能分布。②在“系统层”对共因元件组元件各状态信息进行分析,再用分析结果对系统发生函数进行修正,最终得到系统可靠度函数。     

基于可靠性分析的门机蒙皮结构系统优化设计

提出一种基于可靠性分析的蒙皮结构起重机优化设计方法。考虑蒙皮结构起重机设计中尺寸参数、材料性能及风载荷的随机性,采用Monte-Carlo法中的拉丁方抽样(LHS)技术计算结构系统的可靠度。通过概率敏感性分析确定优化设计变量,以蒙皮结构起重机金属结构系统总质量为目标,利用有限元分析软件Ansys进行优化设计,相对初始设计的蒙皮结构质量减少23.8%,整体可靠度得到有效利用,避免了局部可靠度富余,节约了制造成本。     

复杂系统可靠性冗余的遗传算法

冗余技术是提高系统可靠性与安全性的重要途径,复杂系统冗余优化设计问题难度较大,至今没有很好地解决,本文论述了用遗传算法解决这一问题的思路和方法,通过算例验证了该算法的有效性。     

相关失效结构系统可靠度的近似求解方法

失效相关是机械结构系统的普遍特征，对失效相关结构系统的可靠性分析，一般采用近似方法以简化计算。文中从分析相关程度对结构系统可靠度影响入手，在给定临界相关系数的基础上，按相关程度大小把各失效形式分成强相关、弱相关、中等相关三类，分别采用不同的近似原则，提出失效相关结构系统可靠度近似求解的新方法，对传统求解方法进行改进，有效提高结构系统可靠度求解的计算效率和计算精度。算例验证了方法的可行性。     

CAM系统中孔加工路径的优化处理

概要介绍了所实施CIMS环境中的CAM系统,提出了在该系统中对数控代码进行优化处理的必要性。为满足这一要求,利用图论中经典的“旅行商问题”数学模型,对墙板类零件典型的大量孔加工进行了优化处理。实现了加工多个特征时所规划的走刀路径最短,缩短了走刀时间,提高了加工效率。     

基于可靠度约束的接触网系统预防性维修策略优化研究

接触网系统运行的可靠性和维修的经济性是制定维修计划的重要依据,采用预防性维修策略更有助于制定接触网系统的维修计划。应用故障树法分析了高速铁路接触网系统故障树模型,利用不同参数的威布尔分布来描述系统故障的各部分装置的失效概率;建立了系统预防性维修策略的优化模型;利用长沙段3年的实测故障数据拟合了接触网各部分装置的威布尔分布参数,并应用到维修策略优化模型中,对长沙段接触网制订了维修计划。仿真结果表明:适当增加维修次数可降低维修成本,过高的可靠度要求会大幅增加维修次数和维修费用。推导的维修策略优化模型和计算结果可为接触网维修策略的优化提供有益借鉴。     

NUMERICAL SIMULATION ALGORITHM FOR RELIABILITY ANALYSIS OF COMPLEX STRUCTURAL SYSTEM BASED ON INTELLIGENT OPTIMIZATION

An efficient importance sampling algorithm is presented to analyze reliability of complex structural system with multiple failure modes and fuzzy-random uncertainties in basic variables and failure modes. In order to improve the sampling efficiency, the simulated annealing algorithm is adopted to optimize the density center of the importance sampling for each failure mode, and results that the more significant contribution the points make to fuzzy failure probability, the higher occurrence possibility the points are sampled. For the system with multiple fuzzy failure modes, a weighted and mixed importance sampling function is constructed. The contribution of each fuzzy failure mode to the system failure probability is represented by the appropriate factors, and the efficiency of sampling is improved furthermore. The variances and the coefficients of variation are derived for the failure probability estimations. Two examples are introduced to illustrate the rationality of the present method. Comparing with the direct Monte-Carlo method, the improved efficiency and the precision of the method are verified by the examples.     

采煤机摇臂齿轮传动系统的可靠性优化设计

针对采煤机摇臂齿轮传动系统的设计,以可靠性设计理论为基础,推导出在齿轮强度、应力都服从正态分布时的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度为约束条件,齿轮系体积最小为目标函数的优化数学模型,通过Matlab的遗传算法优化工具箱对其进行优化求解。实例结果表明,方法得到的设计参数能有效地提高摇臂齿轮传动系统的可靠度,减小齿轮传动系统的体积、重量,有利于实现产品轻量化,节约成本。