水下航行器全动舵可靠性优化设计

利用基于中心复合采样的二阶响应面法得到AUV稳定度极限状态函数。综合考虑由于人为和客观造成的不确定性误差对极限状态方程的可靠度的影响,进行多次随机虚拟实验,计算AUV稳定度的可靠度,并根据求得的可靠度定量给出各设计变量关于极限状态函数的可靠度灵敏度。经判断,选择灵敏度较小的参数作为确定性变量,并对AUV全动舵进行可靠性优化设计,结果表明,减少不确定性量后,优化迭代次数大幅减少。     

基于证据理论的固体火箭发动机不确定性设计

飞行器设计过程中客观存在许多不确定性,包括参数的随机不确定性和可认知不确定性,证据理论可以对上述两类参数不确定性进行建模,得到系统响应概率的不确定性区间并进行飞行器不确定性设计.基于证据理论进行了固体火箭发动机壳体不确定性设计,得到更加合理的设计结果和可靠性概率的不确定性区间,为发动机设计提供了更多的设计依据.     

炸药无失效数据的Bayes估计

基于炸药无失效数据,采用Bayes估计分析该炸药的可靠性,给出了失效率的新Bayes估计以及失效率和可靠度的综合新Bayes估计。最后结合该炸药实际失效数据进行计算,得到了该炸药的可靠度,所得结果经点估计检验表明:采用Bayes估计分析炸药的可靠性简单、易行,便于维护与检测人员使用。     

超空泡射弹动力稳定性的非概率可靠性分析

超空泡射弹水下高速运动时,前端所受轴向扰动载荷非常大。考虑到扰动载荷的不确定性,有必要对超空泡射弹进行动力稳定性的可靠性分析。建立超空泡射弹截锥形结构的动力偏微分方程,并将其转化为二阶常微分Mathieu型参数振动方程,利用Bolotin方法对其动力稳定性进行数值计算,给出射弹结构动力稳定性的安全余量方程。分别分析了不同弹体杆径比、不同射弹航行速度以及不同弹体长度3种情况对超空泡射弹动力稳定性的影响,在此基础上进行了结构的非概率可靠性分析,得到了结构的非概率可靠度,通过算例说明该方法的有效性。超空泡射弹水下高速运动时,前端所受轴向扰动载荷非常大。考虑到扰动载荷的不确定性,有必要对超空泡射弹进行动力稳定性的可靠性分析。建立超空泡射弹截锥形结构的动力偏微分方程,并将其转化为二阶常微分Mathieu型参数振动方程,利用Bolotin方法对其动力稳定性进行数值计算,给出射弹结构动力稳定性的安全余量方程。分别分析了不同弹体杆径比、不同射弹航行速度以及不同弹体长度3种情况对超空泡射弹动力稳定性的影响,在此基础上进行了结构的非概率可靠性分析,得到了结构的非概率可靠度,通过算例说明该方法的有效性。     

机械零部件的动态可靠性分析

传统的零部件可靠性模型不能很好地反映变幅随机载荷和强度退化对可靠性的影响,忽略了可靠度和失效率随使用时间的变化规律。运用顺序统计理论和随机过程建立了考虑变幅随机载荷和强度退化下机械零件的动态可靠性功能方程模型,利用二阶矩和摄动方法求出可靠性指标并计算出动态可靠度。研究了机械零件强度、载荷、可靠度和失效率随时间的变化规律,给出了可靠度和失效率随使用时间变化的动态过程曲线。实例计算结果表明：建立的功能方程模型符合实际工况,得到的动态过程曲线对零部件试验时间和可靠性寿命的确定具有一定的指导意义。     

基于NESSUS的某拔销器可靠性设计与优化

为提高拔销器的设计可靠性,基于应力-强度干涉理论,采用用于系统概率化分析的模块化计算软件NESSUS对其进行可靠性分析,得出该产品的设计可靠度值,并对影响其可靠度的随机变量进行敏感性和重要度分析。结果表明,该产品的设计可靠度值为0.99999999986,与试验值的相对误差为1.3E-10,在工程允许范围内。其中对可靠度影响较大的参数且按其影响程度大小进行排序依次为剪切销直径、输出压力的作用面积、起爆器输出装药的火药力和输出装药的密度,在材料选择及产品加工时,应保证这些参数的一致性。     

带稀疏特性的最优区间回归模型辨识方法

传统的系统辨识方法主要是针对确定性数学模型辨识,其输出为确定的点输出,鲁棒性差,易受外界干扰。本文针对此问题,提出了最优区间回归模型(OIRM)辨识的方法。该方法将逼近误差的?_1范数思想与结构风险最小化理论相结合,建立求解区间模型的最优化问题,应用线性规划独立求解区间模型的上界和下界模型。实验分析表明,对来自测量以及参数不确定性的数据,从均方根误差(RMSE)以及支持向量的百分数(SVs%)两个指标论证了,提出的方法不仅可以获取最优区间输出,还能确定区间模型的辨识精度和泛化性能之间的平衡。     

基于模糊逻辑的人为差错概率量化方法

为满足人机系统概率风险评估的需要,提出一种人为差错概率量化方法。分析技能、规则和知识为基础 (skill, rule and knowledge-based,SRK)框架和行为模式的确定方法Hanaman 决策树法,指出在确定行为模式的过程 中考虑行为模式影响因素的不确定性是必要的;使用模糊逻辑方法处理行为模式各个影响因素的不确定性,根据 Hanaman 决策树构建模糊推理规则,利用系统人为行为可靠性程序(systematic human action reliability procedure, SHARP)方法所提供的人为差错概率区间确定人为差错概率的隶属度函数。结果表明：该方法考虑了任务场景的不确 定性,可以得到人为差错概率的精确值,满足人机系统概率风险评估的需要。     

弹体强度设计的非确定性概率分析方法探讨

以概率统计为理论基础,探讨了一种综合采用有限元分析软件ANSYS和蒙特卡罗法对弹体强度失效概率特征分析的非确定性概率有限元分析方法.结合实例对炮弹弹体结构强度失效概率特征进行了分析计算,得出了弹体强度的失效概率以及各参数对结果影响的敏感度.     

基于MC-RSM的固体发动机药柱可靠性分析

随着人们对随机变量认识的深入和计算能力的提高,已形成了用于处理随机变量的结构可靠度设计与分析的方法与标准。针对固体火箭发动机药柱材料性能、载荷环境、几何尺寸等参数不确定性的影响,提出一种结合蒙特卡罗与响应面法计算随机载荷下固体发动机药柱可靠性的方法。通过建立固体发动机推进剂药柱的极限状态方程,采用响应平面法和蒙特卡洛模拟随机载荷和固体推进剂药柱初始强度来获取推进剂药柱的可靠度。该方法能有效地计算贮存、飞行等环境条件下固体推进剂药柱的结构可靠性。     

复杂不确定系统可靠性分析的贝叶斯网络方法

针对结构复杂、实验样本有限、可靠性数据不足等因素导致的复杂多态系统可靠性分析不确定性问题,将模糊数学和灰色系统理论引入贝叶斯网络模型中,提出一种基于不确定隶属度函数和区间特征量的复杂不确定系统可靠性分析方法。用含变量的隶属度函数来表征组件故障状态,有效地避免了人为主观因素对隶属度函数选择的影响,解决了组件和系统的故障状态难以准确界定的问题;用区间灰数描述条件概率表中的确定值,表达组件和系统间不确定的故障逻辑关系;构建出系统可靠性特征量的参数规划模型,以区间的形式表示系统可靠性特征量。将所提方法应用到卫星推进系统的可靠性分析中,研究结果表明,该方法能够有效分析模糊不确定条件下的系统可靠性和组件重要度,且计算量可控,是一种有效的复杂不确定系统可靠性分析方法。     

基于概率论与可信性理论的不确定性设计方法

综合应用概率论和可信性理论对随机和可认知混合不确定性参数进行建模,提出了基于概率论和可信性理论的不确定性设计方法.以固体火箭发动机燃烧室壳体不确定性设计为算例,验证了该不确定性设计方法的可行性.实际工程应用中,采用近似方法生成近似模型,将计算复杂的系统响应模型替换为计算简单的近似模型,可大大提高该方法的效率.     

月球探测器着陆动响应区间不确定性分析

月球探测器软着陆动力学分析对探测器设计十分重要。目前软着陆动力学分析一般考虑确定的是着陆姿态和着陆速度,未考虑着陆参数的不确定性带来的动力学响应变化。基于Chebyshev多项式区间参数分析方法,针对探测器着陆过程动态特性,提出基于非线性有限元建模的探测器着陆动响应区间分析流程,计算得到了探测器着陆动响应上界和下界,并与蒙特卡洛仿真方法得到的响应上界和下界进行了对比,结果显示Chebyshev多项式区间方法分析结果可以完全包裹蒙特卡洛方法分析结果,并且结果区间没有被过度放大;对比分析截断阶数对区间分析误差的影响,结果表明截断阶数对分析误差影响较小。 Chebyshev多项式区间参数分析方法具有包裹性强、分析效率高的优势。     

基于二参数寻优设计点的混合结构可靠性分析算法

针对机械结构中既含随机变量又含区间变量的混合可靠性问题,提出一种基于二参数的混合可靠性分析算法。区间变量使可靠性分析问题变为双层优化问题,为降低双层优化模型对计算效率的影响,将其解耦为概率分析和区间分析高效循环序列迭代模型;在概率分析时,引入两个调 整参数,分别控制搜索步长和搜索方向,以实现寻优设计点、保证收敛的稳定性及搜索效率;在区间分析时,将区间分析问题转化为方便求解的二次规划问题,并结合梯度投影法搜索区间最优点;通过两个案例分析,对所提算法的计算精度和效率进行验证。结果表明：该算法与蒙特卡洛抽样法相比,计算的最大失效概率相对误差均在5%以内,且函数调用次数在1 000次以内即可达到收敛;当功能函数非线性程度较高时,该算法同样具有较高的计算精度、效率及收敛稳定性。     

利用感度试验数据分析火工品贮存可靠性

火工品属于一种长寿命且高可靠性的敏感性产品,为了提高其贮存可靠性评估精度,研究了火工品贮存可靠性的特点,给出了一种利用感度试验数据的火工品贮存可靠性分析方法。该方法利用升降法试验来获得感度分布参数的估计,并对参数估计进行了处理,使其满足一定序约束条件。结合该估计值,选取合适的模型来描述感度分布参数与贮存时间的关系,并对模型参数进行了统计推断。利用该模型,给出了贮存可靠性置信限和贮存寿命置信限。数值算例表明该方法可以用于高可靠性火工品的贮存可靠性评估与贮存寿命预测。     

基于广义线性模型的火工品可靠性数据分析

为提高小样本量下火工品可靠性分析的精度,依据火工品感度试验与可靠性分析的特点,提出了一种基于广义线性模型的火工品可靠性分析方法。该方法通过函数变换,将样本似然函数转换为二项分布变量的广义线性表达式,由此,得到感度分布参数的极大似然估计及其相应算法,再根据极大似然估计的渐近正态性,对可靠度函数进行了logit变换,给出了火工品可靠度置信下限。通过某针刺雷管(γ=0.95,R≥0.999)和电雷管(γ=0.95,R≥0.9999)对该方法进行了实验验证,并与大样本试验数据分析结果进行对比,结果表明该方法合理可行,可利用约150个样本对可靠性要求为0.999以上的火工品进行有效评价。     

基于概率密度演化方法的火炮输弹过程不确定性分析

为分析火炮输弹过程不确定性参数对输弹一致性的影响，提出基于概率密度演化理论的输弹过程不确定性分析方法。建立某火炮输弹机的ADAMS动力学模型，根据概率密度守恒原理推导输弹过程的广义概率密度演化方程，以弹丸状态变量和输弹过程随机参数的联合概率密度函数建立状态空间与概率空间之间的联系。根据物理状态的演变引出概率密度的演化，并基于Lax-Wendroff格式的有限差分法求解输弹响应的概率密度函数。与文献［20］试验结果对比，输弹ADAMS 动力学模型的仿真位移曲线与试验数据基本吻合，验证了模型的准确性；分析了不同工况下参数不确定性对弹丸响应的影响，得到了响应均方差。结果表明：与蒙特卡洛（MC）方法的结果对比，该方法计算的响应概率密度函数在形式与精度上都比较准确，验证了该方法的适用性；随着输弹角的增大，响应的波动范围扩大。     

火炮弹药协调器区间不确定参数辨识

火炮弹药协调器是一个复杂的多参数机电液一体化系统,在建立其动力学模型时,某些对系统性能有重要影响的不可测或难以测量的参数,只能通过辨识的方法获得。为了实现弹药协调器的参数辨识,在Simulink中建立弹药协调器的动力学模型与控制模型,并利用区间数描述系统动作过程中的不确定参数;利用区间序关系转换模型,将存在区间不确定参数的辨识问题转换成确定性优化问题进行求解;以协调器支臂角速度曲线的相似度作为优化目标,利用差分进化算法实现了弹药协调器的参数辨识;利用仿真数据确定了此方法的辨识精度满足要求,并利用测试数据对真实系统的参数进行了辨识,验证了此方法的可行性和有效性。     

基于感度分布均值的火工品发火可靠性小样本评估方法

利用参数化方法估计火工品的发火可靠性时,标准差估计偏差常使评估结果冒进;通过非参数化方法估计火工品的发火可靠性时,试验样本量通常比较大。为解决以上问题,以应力-强度干涉模型为理论基础,将参数化评估方法和非参数化评估方法相结合,提出一种基于感度分布均值的火工品发火可靠性小样本评估方法。该方法只需利用感度分布均值就能在置信水平不变条件下,将工作刺激量处的验证试验转化为低刺激量处的验证试验,从而大大降低试验样本量。应用大样本的步进法和所提新方法对某型针刺雷管和某型电点火头进行对比验证试验。结果表明：两种方法的可靠性评估结果一致,所提小样本评估方法是合理的,可应用于机械火工品、电火工品的发火可靠性评估。