基于Copula的机械系统可靠性模型及其应用

机械系统可靠性中存在复杂的相关性,利用连接函数Copula在描述相关性方面的优势,提出了基于Copula的机械系统可靠性模型。以某型装甲车辆悬挂系统为例,阐述了其在系统可靠性预计中的应用。结果表明,该模型可以较好地解决机械系统的可靠性预计问题。     

基于退化相关性分析的竞争失效系统可靠性模型

复杂系统失效往往受多个退化过程及外界冲击的影响,属于竞争失效过程。为分析此类系统可靠性同时考虑冲击过程对退化过程的影响、不同退化过程间的相关关系和冲击导致不同退化过程退化突增量之间的相关关系,基于Gamma过程和Copula函数建立系统竞争失效可靠性模型,并提出相应的可靠性近似模型以简化计算。在此基础上,给出相关模型的参数估计和Copula函数选择方法。以微型发动机为例对系统可靠性近似模型进行检验,并分析相关性参数对系统可靠性的影响。案例结果验证了可靠性近似模型的精确性,表明退化相关性对系统可靠度有直接影响,在退化故障为主要故障模式的系统可靠性分析中需要充分考虑退化相关性。     

基于Copula函数的数控车床可靠性综合分配方法

针对串联系统可靠性分配问题,以基于潜在失效模式与后果分析（FMEA）评价指标非线性修正函数的综合分配方法为基础,提出一种考虑故障相关性的综合分配方法。考虑可靠性分配问题中的多因素影响,建立一种考虑因素重要程度的可靠性分配矩阵。针对FMEA评价指标的局限性,分别建立了严重度和失效频率的非线性转换关系,即FMEA修正函数。基于Gumbel Copula函数及Kendall相关系数,建立失效相关系数矩阵,并计算各子系统的相关失效严重度。推导基于Copula函数的串联系统可靠性计算公式,并以此为依据对各子系统的可靠性进行分配。以数控车床主轴系统为例,利用该方法对其进行子系统可靠性分配,阐述了该方法的特点及适用性。对是否考虑故障相关性的分配结果进行比较,认为考虑故障相关性能够为各子系统分配更低的可靠度,从而减小加工及维护成本。     

基于向量通用生成函数的多性能参数多态系统可靠性分析

通用生成函数在多态系统可靠性分析中发挥着重要作用,但变量通用生成函数不能分析多性能参数多态系统。针对具有多种性能参数的多态系统可靠性分析的需要,提出了向量通用生成函数的定义和对应的运算符。根据多态串-并联系统的结构特点,提出了利用向量通用生成函数估算系统可靠度的步骤。最后利用算例进行了验证,并且与传统可靠性分析方法和Monte Carlo仿真方法所得到的结果进行了对比分析。算例的结果显示,向量通用生成函数能够准确快速地估算多性能参数多态系统可靠度,在多态系统可靠性分析和优化中具有应用前景。     

舰船发电系统多状态可靠性马尔可夫报酬模型

针对舰船发电系统的多状态特征，考虑舰船计划维修间隔期对系统可靠性参数的影响，利用马尔可夫报酬模型构建冷储备结构的发电系统状态转移矩阵、报酬矩阵、报酬函数和系统需求满足函数，通过对报酬矩阵元素的合理赋值，获得系统区间可用度、平均可工作时间、平均停机时间、平均故障次数、计划维修间隔期内系统可靠度等参数，并通过算例验证模型正确性和适用性，分析系统计划维修间隔时间、单机组平均修复时间等指标对系统可靠性参数的影响，为研究舰船发电系统可靠性设计提供建模工具，为合理安排舰船装备维修结构提供技术支持。研究结果验证了马尔可夫报酬模型在复杂多状态系统可靠性建模和计算方面的便捷性和灵活性。     

基于MC 仿真的系统可靠性建模分析

为解决复杂系统可靠性建模分析方法问题,提出一种利用MC(Monte-Carlo)仿真模拟系统可靠性建模分 析方法。生成符合要求的单元失效数据样本,依据单元失效与系统失效的逻辑关系开展系统级虚拟试验,获得系统 失效仿真数据,并对其进行统计分析得到系统可靠性指标;利用Simulink 对MC 方法进行模块化实现,建立图形化 可靠性建模分析仿真工具包。通过各种算例对上述方法的有效性进行验证,结果表明：基于MC 仿真的系统可靠性 建模分析方法精度与理论结果相当,且基于Simulink 实现了图形化工具包,便于在复杂系统可靠性建模和分析中实 际应用。     

基于Elman神经网络和Copula函数的多维装备效能评估模型

针对当前空战装备效能评估数据呈现出的非线性、多维性和耦合性等特征,将Elman神经网络与Copula函数相结合,提出了一种多维装备效能的评估模型。基于现代化空战特点建立效能评估指标体系的同时,结合战场环境与信息化空中对抗体系的仿真数据,利用Elman神经网络的权值参数自学习能力以及对非线性数据的良好拟合性,得到了边缘分布的预测模型及分布类型;针对分布数据之间的强耦合特征,选取Gumbel Copula函数、Clayton Copula函数、T-Copula函数、Frank Copula函 数、Joe Copula函数5种常用Archimedean Copula函数对变量间的相关性进行构造,通过对参数辨识和拟合优度结果进行对比,发现基于T-Copula函数所构建的联合分布模型与原始数据分布最为契合。以概率统计指标为评估依据,将该方法与传统方法进行了对比验证,得出了该方法的预测精度及适用范围均有所提升的结论。     

图论和定性仿真相结合的潜在通路分析

将图论和定性仿真相结合用于潜在通路分析,提出了一种电路元件建模方法,将元件表示为元件各个属性的集合.利用两种方法对电路建模,并利用邻接矩阵表示电路定性模型,然后利用深度优先原则找到某一开关组合下的所有通路,通过元件状态和功能之间的关系,确定了每一通路实现的功能,并与期望功能比较找到了潜在通路.利用两种电路建模方法对同一个实例进行仿真,仿真结果表明,这两种方法均可以正确的找到潜在通路.但是前一种方法的计算量要大于后一种方法.     

基于APDL的自动武器复进簧参数化建模与优化设计

采用ANSYS参数化设计语言对某自动武器复进簧进行参数化建模和优化设计.前者先定义复进簧的设计变量,确定其结构参数.再确定其目标函数、状态变量.后者利用APDL参数技术和ANSYS命令创建参数分析文件,用于优化循环分析文件,再进入优化设计器OPT执行分析过程,最后检验优化设计序列.将ANSYS优化结果与Matlab优化结果相比较.结果表明该优化设计有效.     

大口径狙击步枪液压缓冲器优化分析

利用Matlab优化工具箱对某型大口径狙击步枪液压缓冲器的优化分析,可根据全枪动力模型及缓冲器液压阻力的相关公式得出一组优化的结构参数.该优化问题归纳为有约束的多变量非线性函数极值问题,并使用优化工具箱中的fmincon函数进行求解.结果表明,采用液压缓冲器是降低大口径狙击步枪后坐力的可行技术途径.     

磨损随机过程建模及实例分析

针对磨损过程的动态性和随机性,提出一种构件磨损随机过程建模方法,为磨损构件的可靠性分析和寿命预测提供基础。基于平稳随机过程,给出了磨损随机过程建模基本流程;以Ar-chard磨损公式为例,推导了任意时刻磨损量的分布函数,从而能够评估磨损构件的动态可靠度和概率失效时间;结合活塞气环的实测数据,建立磨损随机过程模型,并给出抗磨损可靠度随行驶里程的变化规律。通过算例发现,磨损随机过程模型与实际相符,而考虑稳态磨损过程的磨损率为随机变量,计算结果偏保守。这样,为工程构件磨损的定量评估探索新的途径。     

考虑失效相关的系统动态可靠性模型

考虑共因失效这种重要的失效相关形式对系统可靠性的影响,运用载荷一强度干涉模型、顺序统计量理论以及随机过程建立了系统动态可靠性模型。在系统层运用载荷一强度干涉模型建立了失效相关系统可靠性模型。分析了随机载荷多次作用时系统的失效过程,根据随机载荷作用的统计学意义,运用顺序统计量理论建立了载荷多次作用下的系统可靠性模型。在此基础上,运用泊松随机过程描述载荷的作用过程,建立了失效相关串联系统、并联系统以及愚／佗系统动态可靠性模型,并研究了系统可靠度随时间的变化规律。最后,运用Monte Carlo方法对所建立的可靠性模型进行了仿真分析,验证了本文模塑的正确性。     

基于泰勒展开法的结构混合可靠性分析

针对既有随机变量又有区间变量的混合不确定性问题，提出一种新的可靠性分析方法。该方法基于泰勒展开，得到了结构功能函数上界和下界的表达式；借助于降维方法，将功能函数近似表示为n个一维变量函数之和，利用泰勒展开，推导结构功能函数的前4阶中心矩；运用四阶矩法可分别获得结构失效概率的上界和下界。该方法无需随机变量的分布概型，避免了对迭代最可能失效点的求解。数值算例结果表明，该方法具有较高的计算精度和较好的适应性。     

正态应力和正态强度结构可靠性的经典精确限

结构可靠性的估计问题是机械可靠性的主要问题之一.强度和应力均为正态变量的结构模式是一种较常见的模式.研究这一模式结构可靠性的区间估计问题.提出了用正态分布变差系数的区间估计结果来处理此模式结构可靠性的区间估计的新方法,给出了正态强度和正态应力的分布参数均未知时,结构可靠性的具有简单表达式的经典精确置信下限,它是此模式结...     

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。