基于Nataf变换的载荷相关系统风险预测方法

以元件安全裕度为基本随机量,基于Nataf变换建立载荷相关系统共因失效概率定量分析的非经验模型,实现原始概率空间向独立标准正态空间的映射,从而把共因元件组的联合失效概率值转化成一维标准正态积分的乘积。针对系统低阶共因失效数据已知而系统载荷分布及元件强度分布未知的现实条件,提出载荷相关系统风险预测的实用方法。该模型与方法直接体现共因失效内在机理,克服传统模型过多依赖历史数据或主观经验而忽略共因失效发生及作用规律的局限,为复杂系统风险数据分析及概率预测提供了新途径。     

冗余结构系统共因失效相关性分析及概率预测

通过分析冗余结构系统环境载荷和元件强度分散度对系统各失效模式之间相关程度的不同影响,阐明了元件强度变量相互独立时冗余系统共因失效的发生机理,揭示了共因失效这种系统失效相关性的最基本原因。通过系统1、2重失效概率近似表达了系统各重失效概率的下限,并在此基础上建立考虑共因失效的冗余结构系统概率预测模型,利用JC方法的分析结果近似预测单位时段冗余系统的失效概率。     

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。     

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。     

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。     

基于载荷二维分布的可靠性分析方法

通过分析随机载荷的统计特征,得到机械零件及系统的可靠度模型。提出载荷的二维分布:横向分布和纵向分布,并分别建立了基于载荷两种分布的可靠度计算模型。基于载荷纵向分布的可靠度模型需要已知每个时刻的载荷分布函数,同时由于样本数量的限制,使得该种方法无法得到实际应用。基于载荷横向分布的可靠度模型则可以直接通过样本进行计算,通过分析两种分布之间的关系说明了基于载荷横向分布模型的合理性。此外,利用基于载荷横向分布模型建立了考虑共因失效时系统的可靠度计算模型。     

已知强度和载荷变差系数的结构可靠性分析

阐述了强度变差系数和载荷变差系数已知的工程背景，推导了正态分布之商的概率分布，改进了这方面的研究结果，给出了结构可靠性置信下限的分析方法，讨论了商分布的等概率曲线。通过比较各种可靠性评估方法，用算例体现了本文所提方法的优越性和实用性，说明了变差系数数据绎结构可靠性分析的重要性。     

轴的多失效模式相关的可靠性研究

介绍了三种类型的轴的四种基本的失效模式，给出了多失效模式相关时的机械可靠性分析方法。利用功能函数方程，根据O.Ditlevsen理论给出了在失效模式相关时的相关系数和可靠度的计算公式，最后以一实例说明其计算方法。     

轴的多失效模式相关的可靠性计算

介绍了3种类型的轴的4种基本失效模式，给出了多失效模式相关时的机械可靠性分析方法，利用功能函数方程，根据O.Ditlevsen理论给出了在失效模式相关的相关系数和可靠度的计算公式，并以一实列说明其计算方法。     

考虑共因失效的多状态系统可靠性分析模型

基于发生函数法建立了舍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：第一步,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;第二步,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。     

考虑零件寿命相关的风电齿轮箱可靠性分析

在1.5 MW风电齿轮箱系统可靠性的研究中,考虑零件相关失效这种重要的失效相关形式对风电齿轮箱可靠性的影响。从零件出发,引入零件的动态可靠度模型计算出齿轮箱中各主要失效零件的可靠度,并根据零件可靠度和寿命分布函数之间的关系,给出零件寿命分布函数随时间的变化曲线,从而利用抽样法和最小二乘法估计出各零件的寿命分布函数形式。根据各零件的寿命分布函数,绘制出相关零件之间的二元频率直方图,再结合Copula函数的相关理论和Sklar定理选取适当的Copula函数形式,最终建立零件寿命相关条件下的风电齿轮箱系统Copula可靠性模型。因无须确定齿轮箱中零件寿命的联合分布函数,不但避免了各零件之间寿命线性相关假设的局限性,同时利用简单的Copula函数运算替代了繁杂的多重积分运算。通过Matlab R2012b软件估计出各零件寿命之间的相关程度参数,并计算出零件寿命相关条件下的风电齿轮箱动态可靠度,从而给出风电齿轮箱系统可靠度随时间和零件寿命相关程度参数的变化规律,为风电齿轮箱的设计、制造和维护提供了理论依据。     

多学科系统非概率可靠性分析研究

基于不确定参数的凸集合描述,研究了多学科耦合系统的非概率可靠性分析问题。由于多学科系统分析的迭代性质,直接求解非概率可靠性模型将包含两个嵌套的循环,计算量较大。本文根据“同时分析和设计(SAND)”的思想,建立了求解非概率可靠性指标的SAND模型,使其求解仅包含一个单级循环(优化过程),较大程度上减少了计算量。通过一个典型的多学科分析算例比较了两种方法的计算结果和计算量,表明本算法是合理有效的,同时比较了概率可靠性与非概率可靠性指标的异同。     

基于半马尔可夫模型的民用机载容错系统可靠性分析

基于容错技术设计的民用机载系统可以达到高可靠性,而采用了大量的冗余配置及重构技术,使得该可靠性模型往往变得相当复杂。传统的故障树分析方法已经不适用。利用半马尔可夫过程理论对基于容错技术设计的机载系统进行可靠性建模,并对系统可靠性模型进行必要的化简,可以减少许多计算量并使该模型更加符合实际使用要求。     

基于模糊动态故障树的动车制动系统可靠性分析

针对动车制动系统实际工作环境中的故障发生率具有模糊不确定性以及故障的发生具有动态性的特点,把模糊数学和马尔可夫（Markov）模型与故障树模型相结合提出一种基于模糊Markov模型的动态故障树分析方法,通过三角模糊数和扩展原理来表示底事件故障率和Markov模型中不同状态转移率的模糊性。利用动态故障树模型分析获得了系统故障树顶事件模糊故障率的隶属函数。解决了不确定条件下的动态系统可靠性分析问题,对兰新高速铁路上运行的动车组的制动系统进行分析,获得了制动系统可靠度预测曲线,为该路线上运行的动车的制动系统针对故障特点制定相应的检修和维护方案提供了理论依据。     

发动机系统可靠性最小二乘支持向量机分析

准确分析系统可靠性,对于评估产品性能和制定维修策略起着至关重要的作用.采用单步前向预测方式,提出了基于最小二乘支持向量机分析发动机系统可靠性的方法.通过对比最小二乘支持向量机和三种神经网络方法的预测效果,验证了算法的有效性,实验结果表明最小二乘支持向量机能够提供较好的预测精度.在可靠性寿命分析中,为了提高分析的准确性和效率,通过程序化的方法绘制了威布尔概率纸,自动获取相关参数,并对比分析了最小二乘支持向量机预测结果与实际数据对发动机系统可靠性指标的影响,结果显示最小二乘支持向量机能够提供较准确的结果,可以作为系统可靠性分析的一种新方法.     

基于Petri网的非串行制造系统的可靠性分析

对带有中间缓冲区的非串行系统深入研究其可靠性问题,建立基于广义随机Petri网的可靠性模型,着重考虑出现的装配、拆分以及按不同比例进行装配或拆分的加工工序,其中间缓冲区可用度对机器可用度的影响,在此模型基础上,采用缓冲区可用度定理,对中间缓冲区和机器本身的状态转移概率分别分类求解,计算出相应的缓冲区可用度和等效机器可用度;同时通过功能可靠度指标,对整个加工任务车间的可靠性进行总体评价,从时间量和产品量因子出发,来衡量由于生产率的不平衡以及中间缓冲区的库存太小,引起生产流程中传输道的阻塞和缺料,进而造成的相关工件的加工时间延迟等问题。以三台机床和两个待加工工件的加工装配单元为例,验证该模型与分析方法的有效性。     

随机振动载荷下混装组件焊点的可靠性分析

选取混装组件进行建模仿真,建模时将混装组件中焊点和引脚等效成一个块状进行简化处理。采用GJB150.16-86中推荐的"第8类随机振动—喷气式飞机振动环境"振动试验条件进行随机振动仿真分析,分析组件的翘曲度、组件应力集中区域(薄弱环节)、组件中器件焊点应力应变分布及危险焊点位置;再运用子模型法建立危险区域焊点精细模型,利用子模型来求解3种不同类型焊点的应力应变值;最后运用Miner疲劳累积损伤理论、三带技术和三参数S-N曲线近似公式进行不同类型焊点寿命估算。研究结果表明:翼形引脚焊点类型抗振强度最低,J型引脚焊点类型其次,BGA类鼓状焊点类型抗振强度最好;BGA类鼓状焊点振动疲劳寿命为14.18h,翼形焊点疲劳寿命为8.54h,J形焊点疲劳寿命为8.96h。     

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。