汽车轮毂轴承的可靠性建模分析

为研究汽车轮毂轴承的寿命与可靠性之间的关系,首先,建立了轴承各元件基于二参数威布尔分布的寿命一可靠性模型,并在此基础上,建立了串联系统的轴承可靠性模型;然后分析了威布尔分布定时截尾有失效数据和无失效数据的参数估计方法;最后,给出算例验证了模型的可行性。研究结果表明,在可靠度要求不太高的情况下,与传统模型相比,其寿命预测更准确。     

刀具混合三参数Weibull比例危险模型及可靠性评估

机床刀具故障往往是在多种失效原因的共同作用下发生,不同加工时段故障数据分布不同。为了准确评估刀具的可靠性,综合考虑切削用量等因素的影响,采用混合Weibull分布并结合比例危险模型对刀具故障数据进行建模。所得模型参数较多,用马尔科夫链蒙特卡洛仿真方法解决了模型参数估计难题。该方法可给出刀具可靠度、平均寿命、刀具寿命标准差、故障率及平均剩余寿命等可靠性指标。通过对一工程实例进行分析,展示了该模型的应用价值。     

石油化工泵用机械密封的可靠性参数估计

石油化工泵用机械密封的失效分为早期失效、偶然失效和耗损失效三种,其失效模式符合威布尔分布.给出了机械密封失效模式的威布尔表达式,介绍了采用矩估计法、极大似然估计法和线性回归分析法对机械密封可靠性数据进行参数估计的实用方法,提出了机械密封可靠度及寿命的计算方法.     

基于随机退化建模的共载系统寿命预测方法

针对共载系统在部件服从退化失效情况下的系统寿命预测问题,在首达时间的意义下,提出了一种基于随机退化建模的共载系统寿命预测方法。采用Wiener过程对部件退化的各个阶段进行建模,并将模型中退化速率分为固有退化速率和载荷影响两部分,给出了相应的参数估计方法。而后将系统寿命分布推导看作其反问题,通过研究系统中各部件逐一失效下的系统可靠性以推导出系统的寿命分布,同时推导了相应的剩余寿命预测方法。在部件可靠性计算时,不同于传统的将有部件失效后,新的退化阶段初值用其均值代替的方法,而是考虑了此初值在首达时间意义下的概率分布,使得部件的可靠性更符合实际。最后通过数值例子和实例研究验证了所提参数估计和寿命预测方法的有效性。     

无失效数据场合智能换刀机器人中轴承的可靠性评估

在目前无失效数据可靠性评估方法中,采用一个模型很难同时得到参数的点估计和置信区间估计。如果采用不同方法分别进行点估计和区间估计,则会造成结果的一致性问题。为此在无失效数据情况下对某型号智能换刀机器人系统中转动关节处的滚动轴承进行可靠性分析,提出一种新的无失效数据可靠性评估模型。新模型采用E-Bayes方法推导出产品寿命概率分布曲线,进而得到产品可靠度的点估计。再利用参数Bootstrap法从寿命概率分布中重新抽取新样本,通过新样本获得产品可靠度的区间估计。在不降低结果可信度的情况下,同时得到产品可靠度的点估计和区间估计。算例分析结果表明,在威布尔分布条件下,新模型不仅能够满足可靠性评估的要求,还可以提高可靠度区间估计精度。所提模型已经验证在进行无失效数据可靠性评估过程中具有良好的可行性,且便于工程应用。     

基于退化量分布的电主轴可靠性评估

针对在较短的时间内难以评估高可靠度、长寿命电主轴可靠度的问题,利用基于退化量分布的方法对其可靠性进行评估。首先对电主轴的失效机理进行了分析;然后结合退化量分布的基本原理和退化试验数据对电主轴的可靠性进行评估,分别求出电主轴的4个常用可靠性指标,同时绘制可靠度曲线、失效概率密度曲线以及失效率曲线;最后估计出电主轴的平均寿命和特征寿命。该方法缩短了试验时间,提高了评估精度,对长寿命产品的可靠性研究具有一定的意义。     

基于可靠性理论的多失效模式老龄平台剩余寿命预测

建立综合考虑平台结构构件的疲劳失效、腐蚀失效和静强度失效3种失效模式的可靠性模型.提出多失效模式下平台整体系统可靠度计算方法,分析不同失效模式对平台系统可靠性的影响.以可靠性理论为基础,考虑已服役载荷的验证作用,计算老龄平台系统在后继服役期内的可靠度指标,进而预测平台的剩余寿命.通过:Monte Carlo实例模拟结果表明,文中研究为平台服役后期的剩余寿命预测提供更为合理的计算方法,区分不同服役阶段的构件失效模式,可为平台的检修决策提供依据.     

以载荷作用次数为寿命指标的失效相关系统可靠性建模

提出以随机载荷作用次数为寿命度量指标框架下的失效相关系统可靠性建模方法。考虑系统中各零部件之间存在的失效相关性,通过引入条件可靠度建立失效相关系统可靠性模型。分别以静强度失效和疲劳失效的可靠性分析为背景,给出强度不退化和强度退化时随机载荷多次作用下的系统可靠度与失效率计算模型,并研究系统可靠度与失效率随载荷作用次数的变化规律。研究表明,即使强度不退化,系统的可靠度和失效率也会随着随机载荷作用次数的增加而逐渐减小,失效率曲线具有浴盆曲线"早期失效期"和"偶然失效期"的特征。强度随载荷作用次数退化时,随着载荷作用次数的增加,系统的可靠度降低较为明显;失效率先减小后增大,具有"浴盆曲线"的特征。所建立的模型可用于指导系统的可靠性设计、可靠性试验和全生命周期管理。     

基于可靠性仿真面向维护的刮板输送机链条优化设计

基于刮板圆环链的失效时间分布函数,重构了面向维护的刮板链可靠性模型,对刮板链服役运行过程中的可靠性变化进行仿真分析;建立了综合考虑系统维护周期、全寿命周期成本和系统可靠度的刮板链优化设计模型,提出了基于可靠性仿真的刮板链优化设计方法。仿真结果表明,该设计方法可以优选系统的刮板链设计方案,合理选择圆环链的配置,优化系统的维护周期。     

基于道路载荷的汽车结构件可靠性试验方法研究

基于疲劳伪损伤相关性分析,建立了与道路载荷等效的程序载荷谱;对构件疲劳寿命进行了威布尔分析,建立了在一定置信度、可靠度条件下最少样件的可靠性试验方案。通过变速箱支架台架可靠性试验,复现了与道路试验相同的失效模式、疲劳失效寿命,分析了影响变速箱支架疲劳寿命的因素,并验证了试验方法的有效性。     

基于随机故障序列的多态系统可靠性分析

针对系统中的部件具有多种失效模式的动态可靠性问题,利用随机故障序列对其进行可靠性建模及分析。以串联系统、并联系统等基本模型为例,建立基于随机故障序列的可靠性分析模型。利用Markov过程理论求解随机故障序列的发生概率,并以净化泵组为例,对其多状态动态可靠性进行分析。     

Multiple failure mode reliability modeling and analysis in failure crack propagation based on time-varying copula

The fatigue failure of crack structure is influenced by fracture failure and static strength failure in the process of its growth. And the correlation characteristics between them change with the crack growth, which brings difficulties to safety assessment. To solve this problem, we propose a reliability model of failure crack propagation (FCP) based on time-varying copula. Meanwhile, a dynamic parameter estimation is put forward to build the time-varying copula. First, a flexible mixed copula model was constructed, by means of linear weighted model, to describe the nonlinear dependence among failure modes. Then the time-varying correlation parameters of copula were obtained by maximum likelihood estimation and least square polynomial fitting. Therefore, the dynamic parameter estimation of copula was realized, and then we used the built time-varying copula model to solve the reliability of joint failure. Finally, a numerical example was provided to illustrate the feasibility and application of the built time-varying copula model.     

考虑竞争失效的交流接触器可靠性评估方法

交流接触器广泛用于电力系统,精准评估其可靠性是保障系统安全平稳运行的关键。现有交流接触器可靠性研究没有考虑三相触头的竞争失效、退化相关性,及各相触头失效阈值均有随机性等问题,可能造成可靠性评估不精准。针对这些问题,本文用累积电弧侵蚀量表征性能状态,建立了考虑竞争失效、退化相关性和失效阈值随机性的退化模型;对模型参数较多且难以同时估计所有参数的问题,提出了基于极大似然估计的多阶段参数估计方法;基于蒙特卡洛技术提出了可靠度近似计算方法,并基于黎曼和技术推导出平均故障时间的近似式;最后,通过仿真与实例分析验证了所提方法的有效性。实例分析表明所提可靠性评估方法精度较高,其拟合优度比现有方法提升了约45%。     

多失效模式机械零件可靠性灵敏度估计

机械零件的失效往往存在多种失效模式,且这些失效模式对可靠性灵敏度均有影响,因此在进行可靠性灵敏度估计时,要充分考虑零件的各个潜在失效模式。提出一种多失效模式机械零件可靠性灵敏度分析的数值方法。运用随机摄动技术和四阶矩技术,求得各失效模式功能函数的前四阶矩及可靠性指标,解决了随机变量分布类型未知时,各失效模式的可靠度计算问题。根据机械零件失效模式较少的特点,将零件的潜在失效模式视为串联关系,则零件整体的失效即为失效模式的串联失效。结合灵敏度分析的梯度算法,推导出关于随机变量均值和方差的可靠性灵敏度的计算公式。数值算例表明所述方法可快速有效地估计多失效模式机械零件的可靠性灵敏度,且适用于非线性功能函数的情况。     

系统可靠性灵敏度分析方法及其应用研究

基于已有的单个失效模式可靠性灵敏度分析,建立多模式串、并联系统失效概率对基本变量分布参数的灵敏度分析方法,着重研究多模式并联系统可靠性灵敏度分析的近似方法.该方法以数字模拟为基础,根据样本点对系统失效概率的贡献,对计算失效概率的所有样本点进行筛选,并由筛选出的样本点线性回归模拟并联系统失效域,得到等价的单个线性极限状态方程,从而将多模式并联系统的可靠性灵敏度分析等价转换为单个模式的灵敏度分析.对于多模式串联系统的可靠性灵敏度分析,文中采用的方法是将串联系统的失效概率精确转换成单个模式失效概率与多个模式并联系统失效概率的代数和,然后逐项进行灵敏度分析,进而得到串联系统的可靠性灵敏度.对于结构系统的极限状态方程含有复杂综合随机变量的灵敏度分析问题,提出一种基于二次回归分析的近似处理方法,通过推导的综合随机变量分布参数对基本变量分布参数的偏导数公式和复合函数求导法则,最终得到复杂多模式系统失效概率对基本变量分布参数的灵敏度.文中用理论数值算例验证所提算法的精度与可行性,并将所提方法推广应用到工程算例中,验证其工程应用价值.     

多失效模式机械零部件可靠性灵敏度设计

基于应力-强度干涉模型,应用概率摄动法及四阶矩技术,讨论多失效模式下机械零部件可靠性分析问题.利用灵敏度分析的梯度算法,确定各个随机参数对机械零部件可靠性灵敏度.在随机参数前四阶矩已知的情况下,放松对随机参数的分布概型限制,使之更接近于工程实际,从而为多失效模式作用下机械零部件可靠性分析和可靠性设计等方面提供理论依据和方法参考.     

基于GSPN模型的系统动态可靠性仿真研究

分析了传统可靠性建模方法存在的缺陷,提出基于广义随机Petri网（GSPN）的复杂系统动态可靠性建模方法,将变迁分为瞬时变迁和赋时变迁,采用赋时变迁表示零部件故障及其维修过程,以禁止弧表达系统故障与修复状态的转换,建立典型可修复系统动态可靠性分析的GSPN模型。针对因非指数分布、状态空间爆炸等导致的GSPN模型求解难题,提出基于蒙特卡罗仿真的求解方法,通过对变迁发生次数及其持续时间、库所状态等参数的统计,计算系统动态可靠性指标。以挖掘机液压回路为例,验证了所提方法的可行性。     

基于改进人工蜂群算法的机车车辆关键零部件可靠性研究

针对我国机车车辆现行检修制度中可能存在的过修、欠修问题,提出了一种综合图解法和改进人工蜂群(ABC)算法的机车车辆关键零部件可靠性模型拟合方法,对三参数威布尔分布进行参数估计并确立三参数威布尔可靠性模型。首先利用图解法求得三参数威布尔分布参数的初始估计值以及ABC算法的搜索空间,随后运用改进ABC算法进行迭代计算以获得较优的参数估计值,最后将可靠性模型拟合方法与最小二乘法以及概率加权矩法进行分析比较。研究结果表明,提出的可靠性模型拟合方法能够较为准确地确定三参数威布尔可靠性模型。以该模型为基础对机车车辆关键零部件进行可靠性指标计算,为决策人员确定机车车辆最佳维修周期和改进检修规程提供了科学依据。     

变量相关时多模式可靠性灵敏度分析的矩方法

针对变量相关情况下多模式系统可靠性灵敏度分析问题,给出一种通用数字模拟的方法,并将变量相关情况下单模式可靠性灵敏度分析的矩方法推广到多模式情况,得到串、并联多模式系统可靠性灵敏度分析的矩方法.在所提的方法中,首先将相关变量空间等效转化为不相关变量空间,并将系统多个失效模式的功能函数转化为不相关变量空间的功能函数,进而利用矩方法得到多模式系统失效概率对不相关变量空间基本分布参数的灵敏度,最后利用相关变量空间与不相关变量空间的等价关系及复合函数求导法则,求得多模式系统失效概率对相关变量空间中变量均值的灵敏度.并以数值算例说明所提方法的合理性.     

基于无失效数据工业机器人控制系统可靠性研究

对于工业机器人这类高科技、高可靠性的复杂机电系统,在定时截尾试验中,往往由于缺乏足够的失效数据而使得在产品的设计开发阶段不能采用常规的系统可靠性分析方法对其进行完整、详细的可靠性预测.鉴于工业机器人控制系统可靠性预测的重要性,文中系统、详细地介绍了无失效数据可靠性分析方法中的最小置信限法与经典方法,并通过仿真实例证明了无失效数据可靠性分析最小置信限法是值得信赖的,对于经典方法则给出了可靠度分布函数未知参数的详细估计过程.