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。     

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。     

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。     

考虑多失效模式的复杂系统运行可靠性评估

为准确评估复杂系统的运行可靠性,针对复杂系统的失效规律和特点,提出考虑多失效模式的运行可靠性评估方法。采用贝叶斯线性模型融合状态监测信息,评估退化水平,建立基于Gamma随机过程的退化失效可靠性评估模型;针对突发失效样本量小的特点,采用贝叶斯方法,建立基于Weibull分布的突发失效可靠性评估模型。以退化失效可靠性评估和突发失效可靠性评估为基础,应用贝叶斯模型平均技术建立复杂系统的运行可靠性评估模型,定量分析退化失效和突发失效对复杂系统运行可靠性的影响,并采用马尔科夫链-蒙特卡洛方法求解模型。以某型航空发动机为例,说明了该方法的应用过程,验证了该方法的有效性。     

考虑有效冲击量级的退化-冲击竞争失效建模

在考虑有效冲击量级的前提下,提出了一种综合考虑退化过程的非线性与退化-冲击相依关系的竞争失效系统可靠性评估模型。首先,该模型采用非线性Wiener过程描述系统的性能退化过程;其次,根据冲击对系统造成的影响,将随机冲击分为无效冲击、有效冲击和致命性冲击,通过修正退化模型来描述冲击对退化的影响,即无效冲击不会对系统造成损伤,有效冲击会对退化过程造成突变退化量以及退化率增大的影响,对于致命性冲击,使用非齐次泊松过程描述其导致的突发失效过程;最后,将突发失效模型与退化过程模型结合,构建了有效冲击量级下的竞争失效系统可靠性模型。     

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%。     

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。     

单失效数据情形下蓄能器可靠性评估

采用无替换定时截尾试验方法得到单失效数据,并分别得到在指数分布下的寿命可靠度模型和在威布尔分布下的可靠度函数、失效概率密度函数和失效率函数的可 靠性曲线。分析蓄能器的可靠性寿命后发现,威布尔分布综合考虑了失效前、失效时和失效后实验数据对可靠性评估的影响,在实验数据完整性方面更优,克服了指数分布不能将失效后的数据考虑在内的缺陷,其可靠性数据更接近实际,对蓄能器少数据、小样本可靠性评估更具有理论和工程意义。     

累积冲击作用下可恢复退化过程的可靠度评估

以对激光器进行可靠度评估为背景,在考虑累积冲击与自然退化同时引起产品失效的基础上,重点研究了冲击时间间隔对产品退化量的影响,建立了累积冲击作用下可恢复的退化模型。根据自然退化过程及泊松冲击更新理论,研究了累积冲击模型和累积冲击下的退化失效模型。引入条件分布,分析冲击时间间隔对退化量的影响,得出了累积泊松冲击下的可恢复退化失效模型。结合性能退化分析,给出了可恢复的退化过程的失效分布函数和可靠度函数。进行了激光器退化试验,结果表明:当激光器工作2 000h时,利用累积冲击下可恢复的退化失效模型评估得到的可靠度为0.53,与仿真结果相符,为利用累积冲击下退化失效模型评估得到的可靠度的2.79倍。结果验证了本文提出的利用可恢复的退化模型进行可靠度评估的合理性。     

步加寿命试验下数控系统可靠性评定方法研究

通过温-湿双应力加速试验,优化设计数控系统可靠性评估的双应力加速退化试验,降低了试验费用、缩短了试验周期;采用双应力加速退化模型,丰富试验数据,根据数控系统竞争失效的特点,建立可靠性评估模型;针对失效数据小样本的特征,采用Bayes方法对模型参数进行评估,提高评估准确度。