考虑随机变失效阈值的多相关退化可靠性建模

由于机械部件失效受多个退化过程及外界冲击等各种因素的耦合作用影响,而当前研究多考虑单一因素,并认为失效阈值为定值,未考虑到设备会因退化而导致其抗冲击能力降低的事实,因此同时考虑冲击对退化过程的影响,退化过程对冲击失效阈值的随机不确定性影响以及不同退化过程之间存在相关性影响,提出考虑随机变阈值的多相关退化可靠性模型。此外,通过Copula函数描述不同退化过程间的相关性,给出相关模型的参数估计方法。根据某型动车组的车轮实测磨耗数据进行实例计算,通过蒙特卡罗方法验证模型的准确性,讨论不同退化过程存在相关性对可靠度的影响,对随机变失效阈值进行灵敏度分析,进一步说明所提模型的实用性。     

考虑多退化失效和突发失效之间竞争失效的可靠性评估方法

提出了考虑多退化失效和突发失效之间竞争失效的可靠性评估方法。由协方差分析了多元退化信息之间的相关性及相关程度,建立多退化失效模式的可靠性评估模型,且选用了多元正态分布来建立模型。构建基于退化量突发失效的条件概率,分析退化失效对突发失效的影响,通过多个退化模式的退化失效与突发失效的联合概率分布函数建立竞争失效的可靠性评估模型。最后以航空发动机的失效数据为例,验证了模型的有效性。     

基于性能退化数据和竞争失效分析的可靠性评估

研究竞争失效模式下的可靠性评估问题,同时考虑退化失效和退化过程中的突发失效对系统可靠性的影响.针对退化轨迹建模方法的不足,采用退化量分布函数描述产品性能的退化过程.考虑突发失效与退化程度的相关性,提出从退化量角度计算突发失效的累计分布函数.在退化量分布函数中按照一定的条件概率剔除突发失效,建立竞争失效的可靠性评估模型,...     

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%。     

竞争失效条件下针对磨损退化数据的刀具可靠性分析

研究了车刀在竞争失效模式下的可靠度。引入威布尔分布描述突发失效的可靠度模型,采用Gamma过程来描述刀具性能退化过程。从退化量的角度对刀具突发失效进行评估,考虑性能退化量条件下突发失效的概率来建立竞争失效的可靠度模型,对该模型中的参数采用最小二乘法进行估计计算。以VBMT090208型外圆车刀在使用过程中的磨损退化量作为数据基础,分别建立了突发失效与退化失效两者在竞争模式下的可靠度模型。结果表明,如果忽略突发失效,仅进行刀具的退化失效建模,或者在独立条件下构建突发失效及退化失效的竞争失效可靠度模型,刀具的可靠度将会被高估。     

基于互依关系的退化与随机冲击建模研究

复杂系统内部的零件老化、疲劳等自然退化以及外界环境诸如高温、高压等随机冲击均会引发系统失效,失效类型包括系统自然退化和非致命冲击带给其累积退化增量的综合影响超过特定阈值诱发的软失效,以及致命冲击造成的硬失效.现有研究大多考虑随机冲击带给自然退化过程的作用,忽略自然退化过程同样会对随机冲击产生影响.提出一种基于互依关系的...     

考虑冲击载荷影响的性能退化型产品可靠性研究

在对产品性能退化和环境冲击载荷进行分析的基础上,提出了一种新的产品可靠性评估方法。首先,根据试验性能退化数据建立了基于随机系数多元分布的统计模型,实现了对产品性能连续退化过程的分析,并通过基于泊松过程的冲击载荷模型来分析产品的离散退化过程,然后通过退化量累积得到产品实际性能退化量分布函数,提高了对产品实际可靠性评估的准确性。最后,某金属材料性能退化的可靠性分析结果验证了该可靠性评估方法的有效性。     

机械产品多变量相依退化建模方法研究综述

退化建模是开展机械产品可靠性评估与剩余寿命预测、指导产品使用维护管理决策优化的关键技术。随着机械产品日趋结构复杂化与功能多样化方向发展,多变量退化数据由于能够更全面地反映产品健康状态,其建模方法在近几年受到研究者们的广泛关注,特别是针对多变量退化过程中普遍存在的随机相依性,构建诸多实用有效的多变量相依退化模型,提高了复杂机械产品寿命与可靠性的评估精度。然而,目前还没有形成针对该主题的系统性综述。为促进多变量相依退化建模方法的发展与应用,从研究现状、发展趋势及应用研究等方面,对现有的多变量相依退化建模方法进行回顾和总结。首先,介绍三类常用多变量相依退化建模方法的原理及其优缺点;接着,探讨考虑多源随机性、外部协变量以及时变随机相依性等因素影响下的多变量相依退化模型扩展研究;随后,讨论多变量相依退化模型在加速试验方案设计、剩余寿命预测和维修策略优化中的应用研究;最后,针对未来值得深入研究的方向进行归纳和总结。     

基于竞争失效的数控机床可靠性建模

数控机床故障是多故障模式竞争的结果.故假设各故障模式相互独立且服从威布尔分布,当某一系统故障模式出现时,其他系统故障模式数据按照截尾数据处理,然后用Johnson法对该故障模式故障顺序修正,据此进行该故障模式可靠性模型参数估计和拟合性检验,考虑故障模式竞争性,得出了一种基于竞争失效模式分析的可靠性评估模型.最后,以6台...     

考虑强度退化与失效相关性的RV减速器动态可靠性分析

强度退化和失效相关性对机械系统的可靠度有显著影响,目前尚无同时考虑上述因素的RV减速器动态可靠性分析方法。根据RV减速器的结构特点,建立了基于强度退化理论的RV减速器零件动态可靠度分析模型,分析了强度退化对RV减速器零件可靠度的影响规律;通过推导出的耦合两级传动子部件可靠度的Copula函数描述零部件间的失效相关性,建立了RV减速器系统动态可靠性分析模型,研究了失效相关性对系统可靠性的影响规律;对影响RV减速器可靠性的主要设计参数进行了灵敏度分析,获得了各参数的灵敏度排序,为RV减速器的可靠性优化设计奠定了基础。     

考虑强度退化和失效相关性的风电齿轮传动系统动态可靠性分析

针对随机风作用下风力发电机齿轮传动系统失效率高的问题,研究了随机风引起的风力发电机传动系统外部风载荷以及内部由齿轮、轴承刚度及综合啮合误差等引起的内部动载荷激励,基于集中质量法建立了风电齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型。在对模型进行仿真求解的基础上,分别求得了传动系统中各齿轮和轴承的动态接触应力-时间历程。将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数,从系统层面上建立了基于应力-强度干涉理论的风力发电机齿轮传动系统动态时变可靠性模型,模型考虑了零件的失效相关性和强度退化因素,研究了失效相关性和强度退化对风电齿轮传动系统可靠度和失效率的影响规律,为风力发电机齿轮传动系统动态设计和可靠性优化设计奠定了基础。     

基于多参数性能退化竞争失效的光电探测器储存寿命评估

针对光电探测器的储存寿命评估问题,综合考虑样品关键性能参数有无变坏或者向好的趋势情况,提出了一种基于蒙特卡洛法的多参数竞争失效储存寿命评估新方法。首先,通过性能退化建模选择单一参数的最优退化模型,从而对于退化趋势递增的样品根据失效阈值计算其伪寿命,对于退化趋势递减的样品将其伪寿命看作右删失数据;然后,根据伪寿命数据结合最大期望（Expectation Maximization, EM）算法选择单一性能参数的最优分布;最后,通过蒙特卡洛采样法进行多参数的竞争失效评估。以光电探测器储存案例为实例,验证了该方法的可行性。     

考虑相关失效的管道类系统可靠性建模

以管道、钢缆等典型的连续系统可靠性建模为背景,通过将管道类连续系统离散成若干单元（作为一个串联系统对待）,应用最小次序统计量推导出了连续系统强度的概率密度函数,分析了基于最小次序统计量思想的串联系统相关失效可靠性建模。讨论了连续系统材料强度的两种影响因素,即材料自身的不均匀性和材料质量的不稳定性,建立了管道类连续系统可靠性模型（该模型能反映单元间的失效相关性）,并通过Monte Carlo方法模拟验证了所建立模型的正确性。最后,探讨了管道类连续系统的单元划分原则,并对大管道系统的失效概率进行了估算,为管道、钢缆等连续系统的可靠性设计与可靠性计算提供依据。     

基于竞争失效的金刚石刀具钻削可靠性分析

氧化锆陶瓷作为非金属脆硬材料具有耐磨、耐腐蚀等优异的理化性能,广泛应用于航空航天、半导体、通信技术和生物医学等领域.刀具的失效形式是性能退化失效和突发失效相互竞争的结果,由于非金属脆硬材料的强研磨性特征,导致刀具磨损剧烈且失效快,严重影响了刀具使用寿命和工件加工质量.本文通过开展金刚石刀具钻削氧化锆陶瓷试验,评估刀具的...     

基于竞争失效的航空发动机剩余寿命预测

航空发动机作为典型的复杂机电系统,具有失效模式多样性的特点。多失效模式相互作用,实质上是竞争失效的关系,导致航空发动机剩余寿命预测的复杂性。针对航空发动机失效模式及失效规律特点,提出基于竞争失效的航空发动机剩余寿命预测方法,解决航空发动机健康管理的核心和关键问题。分析航空发动机两类失效模式——性能退化失效和突发失效的作用机制及相关性,构建基于竞争失效的航空发动机剩余寿命预测体系。结合航空发动机不同失效模式及数据特点,分别针对性能退化失效和突发失效建立剩余寿命预测模型。利用贝叶斯线性模型融合状态监测信息,建立航空发动机性能退化轨迹模型,实现针对不同性能退化情况下的航空发动机剩余寿命预测。以分析性能退化规律为基础,利用航空发动机故障信息,建立混合Weibull可靠性模型,量化性能退化失效对突发失效的影响,实现航空发动机突发失效剩余寿命预测。通过算例,验证提出方法的有效性。结果表明,考虑竞争失效的多模型剩余寿命预测技术能客观、准确描述航空发动机寿命变化规律。     

多失效系统退化变迁建模与状态维修决策优化

针对具有多个失效模式系统的状态维修决策问题,对多个失效模式竞争发生情况进行分析,研究了多失效模式系统的退化变迁模型,根据状态失效过程估计系统不同失效模式的失效时刻,排序得到系统失效时刻序列。基于此退化描述模型分析多失效模式系统维修策略,构建了系统的期望平均维修费用和平均可用度模型。对构建的多决策变量模型,提出粒子群与单纯型逐步优化方法混合的优化求解算法。以仿真得到的传感器三类失效模式状态数据为例进行算例分析,验证了所提模型及算法的有效性。     

考虑共因失效的系统可靠性模型

不考虑共因失效的影响,求出系统的可靠度表达式,然后将该表达式转化成包含共因信息的可靠度表达式。在模型推导的过程中,直接从系统的失效过程入手,假定构成系统的各元件在独立失效情况下其寿命具有相同的概率分布,构成系统的元件存在多种失效过程,各失效过程相互独立,并服从泊松分布,从系统中某一指定元件的可靠度推广到某指定m个元件均完好的概率。算例解释了该理论模型的使用过程,并将典型系统--串联、并联以及串并联系统的计算结果与不考虑共因失效时系统的可靠度相比较。结果表明,模型的计算结果与传统的定性分析结果相吻合,证明了该理论模型的正确性。     

基于模糊失效阀值的性能退化数据可靠性分析

针对利用产品性能退化数据进行可靠性分析而采用固定失效阀值评价时,忽略实际工程中多因素对失效阀值影响的问题,根据产品的失效阀值具有模糊性的特点,在固定失效阀值基础上,引入模糊区间代替固定失效阀值,形成模糊失效阀值,推导并给出了在模糊失效阀值的情况下,产品基于性能退化数据的计算方法,使得理论方法与工程实际更加接近.通过工程实例比较分析,表明方法的可行性和优点.     

随机冲击下退化率变化的系统竞争失效可靠性建模

考虑非平稳Poisson冲击下,退化率变化的退化失效和突发失效两类失效过程之间相互竞争的可靠性建模问题。以线性过程为基础描述退化过程,幅值和强度逐渐增大的非平稳随机冲击过程描述突发失效过程,研究冲击超过临界阈值导致系统退化过程退化率增大的情况下系统的可靠度问题。通过建立系统退化过程和突发失效过程的分布函数,导出了系统竞争失效的可靠度函数。结合Sandia微引擎系统进行实例分析,并对冲击强度与突发失效的临界阈值做了灵敏度分析,结果验证了模型的正确性,表明该模型可以有效提高可靠性评估的精度。     

一种考虑失效准则模糊性的时变可靠度分析方法

针对工程结构失效准则不确定性的时变可靠度问题,构造了一种考虑失效准则模糊性的时变可靠度分析方法,可处理模糊失效准则下抗力和荷载随时间变化的可靠性计算问题。该方法首先将模糊失效准则下的时变功能函数随机过程进行离散,然后应用模糊集基本理论,引入新的随机变量,得到不同时间段的等效功能函数,最终将模糊失效准则下的时变可靠性问题转化为常规的可靠性问题,通过一次二阶矩方法求解获得时变可靠度和失效概率。最后以某机械零件和齿轮传动为例,分别得出模糊失效准则下的时变可靠度曲线和失效概率曲线,验证了该方法的有效性。