三参数q-Weibull分布及其可靠性分析应用

目的 探索三参数q-Weibull分布在可靠性分析中的应用,为临床工程师制定维修保养计划提供参考依据。方法 分别采用最小二乘法、极大似然法和最大决定系数法求解三参数q-Weibull分布的参数,并用均方误差、最大决定系数两项指标与Weibull分布作对比。结果 以某型号一台MRI近五年的故障数据和六台同品牌CT设备近5年某部件的故障数据为例,分别使用两种分布计算可靠度函数和故障率函数,三种q-Weibull分布参数求解方法得到的故障率函数形状一致,且均方误差、最大决定系数计算结果均表明q-Weibull分布的精度均高于Weibull分布。结论 q-Weibull分布拟合效果优于Weibull分布,且在医疗设备的可靠性分析中有较好的适用性,可指导临床工程师优化维护策略。     

基于深度学习的铣刀剩余寿命预测方法研究

刀具剩余寿命预测对保证设备正常运行和提高生产效率具有重要意义.建立了一种改进的基于一维卷积神经网络(one-Dimensional Convolutional Neural Network,1DCNN)和双向门控循环单元(Bidirectional Gated Recurrent Unit,BiGRU)的铣刀剩余寿命预测混合模型.借助评分函数能对误差进行不同程度的惩罚,在均方误差函数的基础上引入评分函数,构造了一种基于均方误差和评分函数(MSE-Score)的调和平均(Harmonic Mean-MSE-Score,HM-MSE-Score)损失函数;利用卷积层和池化层代替BiGRUs处理后的全连接层,设计了1DCNN-BiGRUs-CP混合模型,实现铣刀剩余寿命预测.结合铣刀磨损实验,验证了该预测混合模型具有较高的预测精度和较快的运行速度,研究结果能为数控加工过程中铣刀剩余寿命预测提供理论依据.     

Tallian轴承寿命理论解读

本文对Tallian轴承寿命理论的要点进行了详细解读，指出Tallian理论在轴承寿命对Weibull分布的拟合性及其误差、轴承最小保证寿命等方面进行了许多开创性的研究，但在寿命参数估计、Weibull斜率e=1的理论值假定等方面又存在一些可供商榷的地方。     

防振橡胶材料疲劳寿命可靠性分布模型研究

橡胶隔振器主体隔振橡胶疲劳寿命具有很大的分散性,仅采用裂纹萌生法和裂纹扩展法等确定方法是不足的,还需从概率的角度对橡胶结构的疲劳寿命做出合理的预测。基于橡胶单轴拉伸疲劳试验测试数据,推导三参数威布尔分布(Three Parameters Weibull Distribution, 3PWD)和对数正态分布(Logarithmic Normal Distribution, LND)两种典型概率分布模型对应的疲劳剩余寿命的累积分布函数和概率密度函数,应用到剩余寿命可靠性的预测中,以此确定不同概率分布模型下所需最小的试样数和工况数。结果表明,3PWD更适合用来表征橡胶疲劳寿命的概率分布规律;橡胶疲劳试验样本数和工况数的最小值分布在4～6个之间;在确定中值寿命时应优先选择对数平均值作为后续的疲劳分析。研究工作可以为橡胶隔振器抗疲劳设计和试验提供指导。     

基于非道路国四标准的装载机PEMS试验油耗相关系数研究

针对非道路移动机械PEMS试验油耗相关系数(R²)较低的问题,选取了某装载机,按照非道路国四标准进行PEMS试验。通过更改ECU的发出频率和PEMS设备的接收频率,研究R²与这二者之间的规律。结果表明：在ECU发出频率固定的情况下,R²随着PEMS设备频率的增大而增大;在PEMS设备接收频率固定的情况下,R²随着ECU发出频率的增大而减小;PEMS设备接收频率对R²的影响要比ECU发出频率对R²的影响要大。瞬态工况过多是引起装载机R²偏低的主要原因。     

基于寿命预测的预防性维护维修策略

针对退化分布函数难以估计的复杂系统,研究了剩余寿命预测及预防性维护维修最优决策问题,提出一种基于复杂系统剩余寿命有效预测的预防性维护维修策略。在系统退化状态分布函数未知的条件下,由已知的设备寿命分布函数预测其平均剩余寿命,以平均剩余寿命为阈值制定预防性维护维修策略。根据更新过程理论,建立了以系统的预测间隔、预防性维护阈值为优化变量和最小化平均维护维修费用为目标函数的优化模型。采用微粒群算法进行优化求解,得到系统最佳的预测周期和维护维修阈值,并使系统长期运行的平均费用率最低。分别以在翼寿命符合威布尔分布的民航发动机和寿命分布符合正态分布的航海设备电控罗经中的某型变压器为例,验证了所提维护维修策略的可行性。     

基于最弱环理论的缺口件概率疲劳寿命预测方法

基于最弱环理论和光滑试样疲劳寿命的Weibull分布,建立了一种缺口件概率疲劳寿命预测方法。该方法首先基于最弱环理论和光滑试样的疲劳强度分布,通过定义缺口件的Weibull有效应力,建立了缺口件在给定循环载荷下的疲劳失效概率计算公式。基于Weibull有效应力和光滑试样的疲劳应力-特征寿命方程,可计算得到给定循环载荷时缺口件的特征疲劳寿命,进一步根据光滑试样的Weibull疲劳寿命分布可最终获得缺口件在给定循环载荷下的疲劳寿命分布。采用上述方法对TC4缺口试样进行了概率疲劳寿命预测,并与局部应力应变法预测结果进行了对比。结果表明:局部应力应变法预测结果过于保守,本文方法预测精度较高,50%失效概率时的疲劳寿命预测结果与缺口试样试验均值寿命吻合很好,10%和90%失效概率时的疲劳寿命预测结果基本分布在试验均值寿命的两倍分散带之内。     

基于Weibull分布的高速自润滑关节轴承可靠性分析

基于高速自润滑关节轴承寿命服从Weibull分布规律的特点,根据高速自润滑关节轴承磨损寿命试验的完全试验数据和不完全试验数据,采用联合平均秩次和最小二乘估计Weibull分布模型参数的方法,有效提高了参数的精度,得到了高速自润滑关节轴承磨损寿命的分布函数、分布密度函数、可靠度函数和失效率函数,实现了高速自润滑关节轴承的可靠性分析。     

基于GA-SVM的燃气轮机NOx排放预测研究

为解决燃气轮机发电站存在NO_x超标排放问题，根据燃气轮机运行过程的环境变量和工艺过程参数，提出一种基于GA-SVM模型的NO_x排放预测方法。以UCI中的燃气轮机运行数据集进行试验。本文提出RMSE和MAE评估模型。结果表明：该模型输出均方根误差R MSE为8.79 mg/m³，平均绝对误差(MAE)为6.23 mg/m³，并通过与KNN模型和RF模型进行比较，验证了所提方法能够对燃气轮机NO_x排放浓度进行准确的预测。     

宽带随机载荷下的疲劳寿命统一模型

针对宽带随机载荷下的疲劳寿命预测精度不足的问题,提出以变参数Weibull模型描述载荷峰值概率密度,而非以修正概率密度的误差函数的方式对疲劳寿命进行预测。首先,给出了一般宽带载荷峰值理论概率密度,用变参数Weibull模型实现了概率密度由窄带Rayleigh分布向宽带Gauss分布转变,并讨论了模型参数的范围;然后,根据变参数Weibull模型得到了疲劳寿命预测模型的解析表达;最后,通过实例计算了双峰宽带和连续宽带随机载荷下的疲劳寿命,并与其他疲劳寿命预测模型进行了精度比较。分析表明,所提出的疲劳寿命预测模型精度理论误差为9.68%,试验误差为12.5%,完全满足工程需要,本方法与Dirlik方法相比应用更方便。     

2D C/SiC复合材料蠕变寿命分布规律研究

运用统计学方法,对2D C/SiC复合材料高温拉伸蠕变寿命的分布规律进行研究。通过线性回归分析得到适合表征材料高温拉伸蠕变寿命的正态、对数正态和两参数Weibull三种分布模型的拟合参数;结合失效概率和拟合优度检验,利用信息理论,对三种分布模型进行综合评价,认为三种分布中两参数Weibull分布最适合描述2D C/SiC高温拉伸蠕变寿命的分布规律。     

基于自适应时间窗的设备剩余寿命实时预测研究

为适应智能工厂设备剩余寿命预测和维护决策的实时性与准确性要求,针对设备的多样化健康状态与独立退化特性,综合考虑设备在不同作业环境中的个体差异与同类设备在重要指标上的共同依赖,设计了智能工厂MES中基于数据驱动的剩余寿命预测流程,该流程旨在实现独立退化特性设备的实时性剩余寿命预测;随后结合广义回归神经网络,提出一种基于实时状态的剩余寿命预测方法,该方法不仅采用自适应时间窗,提高了预测的精度,还进一步采用动态步长策略与相空间重构技术,降低了时序特征波动与训练样本较少带来的误差风险;最后利用轴承全生命周期数据,运用仿真验证了该方法的有效性。     

考虑非完美维修的实时剩余寿命预测及维修决策模型

准确的剩余寿命预测是对设备进行预防性维护维修决策的关键。利用随机滤波理论,基于当前时刻及之前的历史状态监测信息,由已知的设备初始寿命分布函数建立非完美维修策略下的实时剩余寿命分布函数预测模型。同时考虑非完美维修效果与时间相关性,提出一种以平均剩余寿命为阈值的非完美预防性维护及更换的维修策略,建立了以系统的预防性维护及预防性更换阈值为优化变量和最小化平均维护维修费用为目标函数的优化模型。采用微粒群算法进行优化求解,得到系统最佳的预防性维护及预防性更换阈值,并使系统长期运行平均费用率最低。以初始寿命符合威布尔分布的疲劳裂纹为例,验证了该实时剩余寿命分布预测方法及非完美维护维修策略的可行性。     

基于扩展H∞粒子滤波算法的动力电池寿命预测方法

动力电池的性能随着使用会出现不可避免的老化,直接影响着电动汽车的性能和使用。在动力电池使用过程中对其进行剩余寿命的预测,可以确定动力电池的最佳维修和更换时机,进而有效延长动力电池寿命,增加电动汽车的续驶里程。因此,采用扩展H_∞粒子滤波算法进行动力电池的剩余寿命预测。进行锂离子动力电池循环老化试验,获取其全寿命周期的容量衰减数据。采用双指数拟合的方法建立电池容量衰减模型,并验证其准确性。将模型参数作为状态量,采用扩展H_∞粒子滤波算法对模型参数进行实时估计与更新,获得剩余循环次数以及预测结果的可信度。仿真结果表明,基于扩展H_∞粒子滤波算法得到的动力电池剩余寿命预测结果与基于粒子滤波得到的预测结果相比更加精确。     

基于Boosting-MKELM的回流焊过程质量预测研究

通过建立基于钽电容仿真模型的代理模型，实现对其回流焊过程的质量预测。以锡膏尺寸中的最小末端连接宽度、最小侧面连接长度、最小填充高度和焊料填充厚度作为钽电容回流焊过程中的关键质量指标，运用Boosting-MKELM算法建立质量指标预测模型；并以E_RMS和R²作为模型性能评估指标，通过与传统代理模型算法对比，验证算法的有效性及性能。结果表明，相比PRS模型、SVM模型及RBF模型，Boosting-MKELM所预测的4个质量指标都拥有最小的E_RMS和R²,说明所建立的Boosting-MKELM预测模型具有更高的精度，可更好地表征输入变量与质量指标之间的映射关系。     

动态贝叶斯网络在设备剩余寿命预测中的应用研究

采用动态贝叶斯网络对设备剩余寿命进行预测,建立了基于动态贝叶斯网络模型的设备剩余寿命预测框架模型,运用动态贝叶斯网络的粒子滤波近似推理算法对加工过程中钻头寿命预测进行实例研究,结果表明了该方法的有效性.     

基于Weibull分布的大型风机液力变桨系统可靠性评估

分析大型风机液力变桨系统的失效特性,基于三参数Weibull分布函数拟合可靠性衰变规律,通过建立极大似然方程组对函数参数逐一求解。采用遗传算法优化求解过程,并在遗传算法种群迭代过程中动态修正个体的交叉及变异概率,以解决适应度发散的问题。结合实际数据,计算得出大型风机液力变桨系统的三参数Weibull分布可靠性函数,并将其与二参数Weibull分布拟合结果进行对比。结果表明,基于三参数Weibull分布的时变失效率估算结果的适应性更高,避免了在失效初始阶段的不合理估计,能够更好地模拟大型风机液力变桨系统的失效特点。     

基于两参数Weibull分布的概率疲劳S-N曲线模型

发展了基于两参数Weibull分布的概率疲劳S-N曲线模型及构建方法,用于描述随机滚动接触疲劳应力幅-寿命关系。除考虑数据分散性的统计分布规律外,模型还考虑样本数量相关的寿命置信度预测效应, 引入最小正态寿命的置信下限评价。Weibull分布的尺度参数和形状参数,寿命置信度评估参数,以及概率S-N曲线的指数,全部由试验数据来确定。G20CrNi2Mo轴承钢的滚动接触疲劳试验数据的分析证实所提出方法的可应用性。并且证实该滚动接触疲劳寿命的分布规律,宜采用包括Weibull分布在内的有偏统计模型来描述。     

疲劳加载下金属材料的强度退化规律

剩余强度是材料的重要性能之一,是材料疲劳寿命预测的基础.文中研究锻造35CrMo钢金属材料剩余强度随疲劳载荷加载次数退化的规律,按照其疲劳损伤的产生和发展规律,提出一个剩余强度退化指数模型,并通过文献中的试验数据验证分析,表明该模型可以较好地描述剩余强度退化规律.同时研究剩余强度的分布特性,三参数Weibull分布可以作为剩余强度的分布函数.不同循环次数比时,剩余强度的分布参数不同,即随着循环次数的增加,剩余强度的分布是变化的.     

基于性能退化的数控机床剩余寿命预测

数控机床寿命预测技术是数控机床健康管理和维修维护的关键技术,面向数控机床研究基于性能退化的剩余寿命预测方法。在分析了剩余寿命与性能退化规律和性能阈值分布有关的基础上,建立单性能退化的维纳过程模型和融合多性能退化的维纳过程模型,从而得到数控机床的多性能退化量分布模型。依据失效原则,得到数控机床的性能阈值分布模型。由此,建立基于阈值分布的剩余寿命预测模型得到剩余寿命概率密度函数。在数控机床进给系统试验平台上进行试验,验证了融合多性能退化的维纳过程模型和剩余寿命预测方法的正确性和有效性。