基于GaAs激光器性能退化的可靠性度量方法

针对传统可靠性度量方法对高可靠性及长寿命的激光产品进行可靠性度量存在因模型假设不准确而出现可靠性度量错误风险的问题,基于性能退化轨迹提出了利用非参数局部线性回归估计对实际的退化模型进行直接估计的方法.该方法在确定实际模型后,利用失效阈值外推获得伪失效寿命时间,进而采用完全寿命时间数据进行可靠性度量.最后通过对GaAs激光器的退化数据进行可靠性验证分析,结果表明此方法提高了可靠性的预测精度,拟合程度高,稳健性好.采用非参数局部线性回归估计方法得到的结果合理、准确.     

基于Copula函数的2.5MW风电齿轮箱齿轮可靠性分析

针对2.5 MW风电齿轮箱齿轮可靠性分析时,需考虑其接触疲劳和弯曲疲劳失效的相关性问题,根据风场长年监测数据,利用雨流计数法得到了其载荷谱,利用Romax Designer软件建立了2.5 MW风电齿轮箱的传动系统模型;利用其齿轮部件分析模块计算并统计得到了各齿轮的接触应力与弯曲应力分布;应用应力—强度干涉模型并基于Copula函数建立了考虑接触疲劳和弯曲疲劳相关性的齿轮疲劳可靠性计算模型;应用蒙特卡罗法对应力和疲劳强度抽样,并利用离差平方和最小值原理和MATLAB优化工具箱估计了Copula函数的参数,并计算出各齿轮的疲劳可靠度.研究结果为改进2.5 MW风电齿轮箱设计、提高其可靠性提供理论依据.     

基于伪寿命分布的电主轴极小子样可靠性研究

在分析和研究了电主轴性能退化失效机理的前提下,选取合适的性能退化特征量,在此条件下设计电主轴可靠性实验方案,并在该方案的指导下进行电主轴可靠性实验。在研究了基于伪寿命分布的退化数据可靠性评估方法的基本原理基础上,应用该方法结合电主轴实验样本的可靠性实验数据,综合虚拟增广样本法对其可靠性进行评估。最终获得失效分布函数、分布密度函数及其曲线,以及一系列可靠性指标,包括可靠度函数及其曲线、失效率函数及其曲线、平均寿命及部分可靠寿命等。     

竞争失效场合Weibull产品的可靠性分析

在竞争失效场合下,建立了Weibull产品的具有二项移走的逐步Ⅱ型截尾寿命试验模型.针对一般近似算法在小样本情形下精度较低的问题,以Gamma分布综合产品的先验信息,采用Gibbs抽样建立了参数的Bayes估计.利用Bootstrap方法、Bayes后验分布法分别构造了参数的置信区间.最后,利用随机模拟方法对估计结果进行了比较,结果表明在小样本情形下,Bayes比MLEs估计效果更好.     

滚动轴承寿命及可靠性试验评定方法研究

对于滚动轴承寿命及可靠性试验,在不进行国家规定的寿命试验时,为节约样品成本与试验成本,一般所选的样本量较小.然而使用方或生产方希望能在样本数量与失效数量均较少的情况下,在一定精度下能定量客观地给出被试轴承的形状参数及可靠度、平均寿命等可靠性指标.为此,利用Bayes方法,依据滚动轴承寿命服从二参数Weibull分布的特点,选用无信息先验分布,根据试验数据,给出被试轴承形状参数与可靠度的点估计及形状参数、可靠度、可靠寿命与平均寿命的区间估计.为小样本少失效条件下滚动轴承可靠性的定量评价提供了有效方法.     

融合失效样本与截尾样本的滚动轴承寿命预测

针对常规寿命预测方法依赖于失效样本、无法有效利用截尾样本的局限性,提出一种融合失效样本和截尾样本的滚动轴承寿命预测方法。基于函数型主成分分析方法对反映轴承退化的特征量建立趋势模型,将各特征量分解为均值、特征向量和主成分得分向量;通过最小化截尾样本与失效样本主成分得分向量间的相似性指标估计各截尾样本最优寿命值;基于特征量趋势模型估计各样本全寿命阶段内特征值,生成训练数据;采用最小二乘支持向量机建立预测模型用于轴承寿命估计。滚动轴承寿命预测试验表明该方法能利用截尾样本提高寿命预测精度,且对一定程度的数据缺失具有鲁棒性。     

基于RBF神经网络的Bootstrap数据扩充方法及其在IRSS可靠性估计中的应用

针对高可靠性、长寿命产品可靠性试验数据样本较少难以进行有效可靠性评估问题,提出一种基于RBF神经网络的Bootstrap数据扩充方法,利用RBF神经网络获取原样本连续分布特性,邻域函数构建网络输入集。仿真表明,由该扩充方法获得的扩充样本分布特性更接近于其真实分布,并有效利用了原样本取值区间上、下限数据信息,拓展更宽的样本取值范围。将其应用于工业机器人伺服系统(IRSS)伪失效寿命分布可靠性评估中,扩充伪失效寿命数据,获得IRSS有效可靠性评估结果,表明方法的实际应用价值。     

用电信息采集终端可靠性试验研究

为保证用电信息采集系统的长期稳定运行,根据采集终端的硬件构造和功能特点,研究采集终端可靠性特征量的预测方法。利用威布尔分布模型建立采集终端的寿命分布函数,通过开展温度湿度加速寿命试验获得60只样本在4种应力水平下的失效数据,观察到失效类型主要为通信失效和模拟量测量失效。基于Peck模型推导出正常使用条件下的采集终端可靠寿命估计值。利用开发的可靠性特征量预计软件,计算得到某型号集中器在可靠度要求为0.9时的可靠寿命约为6.6年,计算结果基本符合现场运行情况。     

CRH380B系列动车组继电器寿命评估技术研究

动车组继电器是列车的主要元器件之一,其寿命的评估对动车组的安全正常运行至关重要。利用Fick扩散理论和Larson-Miller分析法建立继电器的接触电阻和吸合时间性能退化模型。利用试验台对动车组未安装使用、已运营1 200 000 km和故障3种类型的继电器进行可靠性寿命试验,根据实验数据并利用Matlab中最小二乘法非线性拟合对退化模型中的未知参数进行估计。根据SSE之和最小原则选取继电器特性参数的最优退化模型,根据特性参数的失效阈值得到不同试验温度下的寿命特征量,并利用该寿命特征量,对阿伦尼斯模型中的未知量进行参数估计,实现继电器在常温下的可靠性寿命评估。最后通过试验验证该方法的正确性。研究结果为CRH380B型动车组继电器的安全运用和维护维修提供依据。     

样本数目对岩土体参数联合分布模型识别精度的影响

目前样本数目对岩土体参数联合概率分布模型识别精度的影响还缺少研究。该文提出了样本数目对岩土体参数联合分布模型识别精度的影响分析方法,给出了基于蒙特卡洛模拟的统计量AIC值变异性模拟步骤,定义了描述岩土体参数联合概率分布模型识别精度的正确识别概率,采用蒙特卡洛模拟方法分别研究了样本数目对岩土体参数最优边缘分布函数和最优Copula函数识别精度的影响规律。结果表明:基于有限岩土体参数数据估计的边缘分布函数和Copula函数的AIC值存在较大的变异性。岩土体参数样本数目对最优边缘分布函数和Copula函数的识别精度具有重要的影响,边缘分布函数和Copula函数的正确识别概率随样本数目的增加而增大。岩土体参数变异系数对最优边缘分布函数的识别精度影响相对较小,岩土体参数间相关系数对最优Copula函数的识别精度影响较大。此外,岩土体参数二维分布模型识别比一维边缘分布模型识别需要更多的数据。因此,为了提高岩土体参数联合概率分布模型的识别精度,建议尽可能多地收集岩土体参数试验数据。     

基于小样本失效数据的机械可靠性评估

"高可靠,少失效"的机械产品或系统特征使得可靠性评估变得愈发困难。针对这一问题,提出了一种基于三参数威布尔分布的小样本失效数据的机械可靠性评估方法。在确定寿命分布模型的基础上对小样本失效数据采用灰色估计法进行三参数估计,并进行拟合优度检验,进而通过蒙特卡洛抽样得到的子样作为参数的贝叶斯先验分布。在此基础上通过贝叶斯公式计算三参数后验分布,继而得到系统的可靠度、失效率等可靠性指标,更加准确地对小样本失效数据的机械可靠性进行评估。实际算例验证了方法的有效性。     

高速高温轴承综合性能实验器的研制

工作在高速、高温等极苛刻条件下的滚动轴承的寿命、可靠性及失效形式十分复杂,很难得到准确的理论分析结果.本文研制了高速高温轴承综合性能实验器.该实验器模拟轴承的载荷、转速、温度、润滑等工况条件,测试轴承的综合动态性能,为轴承性能分析提供准确的实验数据.并且对滚动轴承的综合性能进行了测试.     

利用贝叶斯推理估计二维含源对流扩散方程参数

为了克服观测数据的不确定性给参数反演带来的困难,利用贝叶斯推理建立了二维含源对流扩散方程参数估计的数学模型。通过贝叶斯定理,获得了模型参数的后验分布,从而获得反问题的解。对于多参数反演问题,基于数值解计算得到的参数后验分布很难直观地表现出来,采用马尔科夫链蒙特卡罗方法对参数的后验分布进行采样,获得了扩散系数和降解系数的估计值。研究了观测点位置对计算结果的影响;同时研究了似然函数的形式对估计结果的影响,结果表明在异常值可能出现时采用Laplace分布型的似然函数可以获得稳健估计。对不同观测点数目下的估计值进行了对比,认为对于二维稳态对流扩散方程的双参数估计问题,至少需要两个观测点才有可能得到合理的解。     

两种分布函数在曲轴扭转疲劳寿命分析中的应用

分别利用对数正态分布函数和威布尔分布函数进行曲轴扭转疲劳寿命分析,利用这两种数学统计模型获得某曲轴在不同扭矩载荷和不同存活率下的疲劳寿命估计值,通过研究和分析两种数学统计模型处理同一组数据获得的疲劳寿命估计值之间的差异,获得了两种数学统计模型各自的最佳应用范围。结果表明:该研究可为后续曲轴扭转疲劳寿命分析中合理选择数据处理的数学统计模型提供参考,从而得到可靠性更高的分析结果。     

高速列车接触器非线性退化模型建立及寿命预测

高速列车电磁接触器的可靠性直接关系到列车的安全可靠运行,合理优化接触器更换周期不仅确保列车安全运行,而且降低检修与更换成本。该文对具有高可靠性的接触器进行加速试验设计,通过失效机理分析,选取超程时间作为特征参数表征接触器性能退化;并选取超程时间退化量作为失效判断特征物理量,基于非线性Wiener过程建立寿命预测模型。提出极大似然估计结合变步长遗传退火算法的方法对模型参数进行估计,计算出接触器剩余寿命分布的概率密度函数。通过加速模型将试验数据映射至常规工况后对3种寿命预测模型的拟合结果进行对比分析,结果表明基于幂函数非线性Wiener模型对接触器剩余寿命预测效果最佳,最后通过误差分析证明该预测方法的准确性符合工程应用。     

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。     

无失效数据下失效概率的多层Bayes和E Bayes估计的性质

高可靠性产品的可靠性试验很难获得样品失效的数据,可靠性参数估计涉及无失效数据分析,Bayes方法是处理无失效数据分析的有力方法。多层Bayes参数估计涉及到Beta函数比的积分。利用Gamma函数比不等式,导出Beta函数比不等式及Beta函数比的积分不等式,证明了无失效数据下失效概率的EBayes估计与多层Bayes估计渐近相等,且给出多层Bayes估计值小于EBayes估计值的一个充分条件。     

基于双方差随机过程的半导体激光器寿命评估

针对高可靠、长寿命半导体激光器的寿命评估问题,提出了基于双方差随机过程的性能退化评估方法。该方法不仅考虑了半导体激光器内部失效机理的固有随机性,还考虑了由人为因素、测量仪器等引起的测量随机误差。首先,建立了半导体激光器性能退化模型及其未知参数的极大似然估计方法。然后,基于首达时的概念给出了失效时间分布函数和概率密度函数的解析表达式,以对半导体激光器的可靠性和寿命进行评估。最后,通过半导体激光器寿命评估工程实例验证了所提出方法的适用性和有效性。结果表明：与现有的性能退化模型相比,所构建模型的拟合效果更好,能够提高寿命评估精度。这可为半导体激光器及其整机系统最优维修决策的制定提供有力支撑。     

机械系统相关竞争失效的可靠性评估与维修策略研究

机械系统中存在相关竞争失效会影响系统的性能,为确保机械系统的正常运行,需要经常对其进行检测和维修。该文将提升机械系统运行可靠性作为目标,进行了机械系统相关竞争失效的可靠性评估与维修策略研究。通过建立随机过程、基于Copula函数构建机械系统相关性模型、基于信息准则进行模型择优并构建多元退化失效模型,对其进行可靠性评估。再结合机械系统状态转移与系统维修建模,提出相应的维修策略,以期为提高机械系统运行可靠性以及降低维修成本提供参考。     

Weibull分布兴趣参数的广义置信区间

Weibull分布可以用来描述疲劳失效、真空管失效和轴承失效等,是重要的寿命分布。本文研究了Weibull分布尺度参数、形状参数、分位数及可靠度函数的广义置信区间问题。利用广义枢轴量给出四个兴趣参数的广义置信区间。证明了由广义枢轴量确定的四个兴趣参数的广义置信区间具有频率意义下的实际置信水平。