基于状态监测数据的航空发动机剩余寿命在线预测

针对现有基于状态监测数据的航空发动机剩余寿命预测研究未能综合考虑隐含退化建模和同步更新漂移/扩散系数的问题,提出一种基于状态监测数据的航空发动机剩余寿命在线预测方法。首先,基于非线性Wiener过程构建带比例关系的航空发动机隐含退化模型;其次,基于多台同类发动机的历史状态监测数据,对退化模型参数进行离线估计;然后,基于目标发动机的实时状态检测数据,利用贝叶斯原理同步更新退化模型漂移/扩散系数;最后,推导出航空发动机的剩余寿命概率密度函数。结合实例分析,验证了本文所提方法较传统方法具有更高的预测准确性与精度,具备潜在工程应用前景。     

基于多退化量的动量轮剩余寿命预测方法

动量轮是卫星姿态控制系统的关键部件,对卫星的可靠性及整体寿命有直接影响。针对卫星动量轮的剩余寿命预测问题,提出一种基于Copula函数的多退化量下的寿命预测方法。首先,分析了影响动量轮寿命的关键因素,选择润滑剂剩余量和电流作为退化量;其次,分别对单个退化量进行退化建模,得到动量轮剩余寿命的边缘分布函数;然后,通过Copula函数族来描述多退化量之间的相关性,并对边缘分布进行融合,得到动量轮剩余寿命的联合分布函数;最后,提出基于赤池信息准则（Akaike information criterion,AIC)模型评价的Copula函数选择方法。     

基于随机维纳过程的结构损伤寿命预测与可靠性评估方法

提出了一种基于随机维纳过程的结构损伤寿命预测与可靠性评估方法。首先,利用随机维纳过程对产品进行性能退化建模与寿命预测模型建立;其次,利用性能退化试验数据,通过参数无偏估计方法结合最小二乘原理计算得出模型参数的估计;然后利用建立的模型对产品进行寿命预测与可靠性评估;最终以某齿轮为实例,验证了所提出的方法的适用性和有效性。     

考虑时变环境的基于设备退化的剩余寿命估计

进行剩余寿命估计时,需要考虑设备运行环境的作用。退化率模型是刻画外部环境对设备退化影响的一种重要模型,退化率模型分为两种:第一种是设备退化率只由外部环境状态决定,第二种是设备退化率是运行时间和外部环境的函数。本文总结了基于退化率模型的剩余寿命估计方法;指出了当外部环境用马尔科夫跳变过程描述时,利用第一种退化率模型进行剩余寿命估计中存在的问题,并举例说明;最后给出了用蒙特卡洛仿真计算基于第二种退化率模型的剩余寿命估计的方法,结果合理。     

监测复合材料结构剩余疲劳寿命的剩余刚度方法

通过疲劳试验获得了复合材料层合板刚度退化的两参数模型,基于此模型提出了复合材料结构剩余疲劳寿命监测的剩余刚度方法,它以实验室中获得的归一化的剩余刚度曲线为基准,结合复合材料结构疲劳危险点的实测剩余刚度值,预测该危险部位的剩余疲劳寿命。该方法抓住了复合材料结构刚度退化的本质,借助实测刚度值,消除了疲劳性能分散性的大部分影响。通过4种玻璃/环氧复合材料光滑试验件和中心孔试验件的疲劳试验结果对该方法进行了验证。结果显示,本方法可以准确地预测复合材料结构的剩余寿命,且仅需利用前20%左右的剩余刚度数据,预测结果便与试验结果吻合较好。     

一种基于GA优化小波LS-SVR的实时寿命预测方法

针对性能非线性退化的产品,从研究退化轨迹相似性的角度出发,提出一种基于遗传算法(GA)优化小波最小二乘支持向量回归机(LS-SVR)的实时退化轨迹建模和寿命预测方法。该方法根据特定个体与同类产品的Euclid距离确定隶属度权值,加权小波LS-SVR建立的同类产品退化模型得到特定个体的退化轨迹模型,结合实测数据更新模型并进行实时寿命预测。实例分析验证了所提方法的有效性。     

航天器产品试验过程实时寿命及质量一致性评价技术

在航天器部组件产品试验时存在着海量闲置数据，但由于缺少有效的数据挖掘手段，型号产品的寿命和质量一致性一直得不到有效评估。本文给出了航天器部组件产品实时寿命预测方法和质量一致性评价方法的实施流程，并分析了各类退化预测建模方法和包络建模方法的适用条件。案例验证表明，实时寿命预测可以采用产品性能的实时监测信息，建立产品退化特征预测模型，实现对加速寿命的动态预测；质量一致性评价可以采用历史产品试验信息，构建成功包络线，实现对被试产品是否满足质量一致性要求的有效判别。     

产品高可靠长寿命设计与试验技术

针对新一代武器装备及民用领域关键设备/设施的高可靠长寿命技术指标要求,现有基于统计的可靠性设计与试验方法难以有效支撑的问题,通过突破故障机理和故障行为规律研究,提出了面向若干重大及重要设备的可靠性正向设计及加速试验技术。本文鉴于产品全寿命周期面临工况和载荷的严酷性、产品自身内在退化规律的复杂性、整体组成的关联性和不同层级之间的涌现性,以及这些属性的各种不确定性,且随着系统的退化和不同层级的传播呈现出的随着时间和空间的演变规律,基于可靠性科学原理,着眼于上述演变规律,系统提出基于故障机理和传播行为的可靠性技术方法框架,详细阐述了故障机理分析、寿命设计与分析、面向不同样本量的加速试验等技术方法。最后以航空发动机整机为案例,阐述方法的可行性和实用性。     

基于关键性能参数退化的伺服系统贮存寿命评估

由于现代装备长寿命、高可靠的特点,较短时间内很难获得足够的失效数据,使得基于失效数据的寿命评估方法难以应用。相对于失效数据来说,产品的性能退化数据包含了更多的信息,而且通过产品的性能退化数据进行可靠性和寿命评估可以更加节约试验时间和费用,因此基于性能退化数据的寿命分析是解决长寿命、高可靠产品寿命评估问题的有效途径之一。本文以某型伺服系统为对象,根据自然贮存和加速贮存试验数据建立关键性能参数的退化模型,利用退化模型求解失效概率分布函数或贮存可靠度函数,进而得到基于关键性能参数的贮存寿命评估结果,最终实现对伺服系统贮存寿命的综合评估。     

基于BAS_RVM的APU涡轮剩余寿命预测

提出一种优化相关向量机的寿命预测方法,并用于对辅助动力系统（Auxiliary power unit, APU）涡轮的剩余寿命预测。首先,提出了改进的核函数,兼顾效率和精度,用天牛须搜索（Beetle antennae search, BAS）算法对相关向量机的核参数进行优化,建立寿命预测模型;然后,对历史数据进行分析,提取排气温度（Exhaust gas temperature,EGT）并进行修正、降噪,用多项式回归建立了EGT的涡轮性能退化模式库;最后,实例验证表明,文中算法在APU涡轮剩余寿命预测上与传统相关向量机相比效率提高40%,精度提高20%,通过敏感性分析确定了最佳的初始步长和输入维度。     

结构元件疲劳可靠性估算的剩余寿命模型

从安全余量的定义出发，提出了一个估算结构元件疲劳可靠性的剩余寿命模型，基于常幅载荷下，疲劳寿命可用对数正态函数分布描述，本文分析了常幅和变幅载荷作用下材料的疲劳剩余寿命的分布形式，认为可用带位置参数的对数正态函数近似描述。在此基础上，系统阐述了元件在常幅和多级载荷下的疲劳可靠性分析方法。3个算例表明：预测结果与试验结果符合很好，本文给出的剩余寿命模型是合理的。     

网络系统“亚健康”状态的性能退化评估模型

针对网络系统中节点存在正常、亚健康、故障三种状态的情形,研究了网络系统亚健康状态下的性能退化评估方法。依据网络系统亚健康状态的特征及网络系统中节点之间的相互关系,深入探讨了影响网络系统效能退化的因素,提出了一种基于微分方程的网络系统亚健康状态的性能退化评估模型,进而预测亚健康网络系统未来可能发生的转化规律。理论分析及试验论证表明,所构建的模型具有一定的合理性,并具有良好的应用前景。     

发动机机匣低循环疲劳寿命的预测

本文介绍了一种基于局部应力应变法的发动机机匣低循环疲劳寿命预测方法。文中提出了确定机匣载荷谱的建议,论述了在多向应力状态下应如何确定等效应变,使在单向应力状态下确定的应变幅-疲劳寿命曲线可适用于多向应力状态。根据飞行的特点,提出了确定发动机机匣可靠性寿命的计算方法,最后通过实例,证明了所介绍的方法具有较好的精度。本方法比较简便,是一种很有前途的预测法。     

复合材料拉伸剩余强度及其分布

复合材料剩余强度是强度退化疲劳寿命预测模型的基础，本文研究了连续纤维树脂基复合材料（ＦＲＰ）的剩余强度随疲劳载荷加载次数退化的规律，按照ＦＲＰ疲劳损伤的产生和发展的规律，提出了一个ＦＲＰ剩余强度退化的模型，并得到了大量的实验结果的支持。在此基础上提出了一个复合材料剩余强度退化的统计模型：在寿命的初始，剩余强度即为静强度，服从Ｗｅｉｂｕｌ分布；在寿命结束时，即为疲劳强度，服从Ｗｅｉｂｕｌ分布；在不同时刻剩余强度也服从Ｗｅｉｂｕｌ分布，且其方差随加载次数线性变化     

装备可靠性试验寿命评估GERT网络模型

针对装备寿命试验中失效样本量比较小的情形，基于应力冲击思想，提出了一种基于失效选择机制的装备系统可靠性评估定量分析方法。首先引入图示评审技术（Graphic evaluation and review technique, GERT）表征系统的多种工作状态和状态间的传递关系，根据系统结构进行可靠性评估建模。然后基于失效观测数据对元器件的可靠性进行估计，确定可靠性评估GERT网络中的参数。最后依据失效选择机制对网络进行计算，实现系统可靠性的评估。算例研究结果表明了基于失效选择机制的装备可靠性评估GERT模型的有效性。     

基于强度退化的机构模糊动态可靠性分析方法

在实际工况中,机构广义强度退化包括疲劳、磨损、腐蚀等,是机构的主要故障机理。本文在机构综合法分析的基础上,同时考虑机构运动可靠性分析中强度退化(主要是机构运动误差和磨损)的时变性和模糊性,提出基于广义强度退化的机构模糊时变可靠性建模方法,结合时变可靠度分析方法,如PHI2、MCS和机构可靠度计算方法如FORM、SORM,同时考虑状态(误差和磨损量)的模糊性,来仿真计算模糊时变失效概率,最后利用曲柄滑块机构和谐波减速器来验证该方法的实用性和可行性。     

基于寿命包线的飞机金属结构寿命预测方法

飞机结构寿命包线是飞机结构在安全使用条件下疲劳寿命与日历寿命的边界线;在其概念的基础上,考虑疲劳寿命与日历寿命的相互影响关系,提出了通过预腐蚀疲劳试验确定飞机结构寿命包线的腐蚀影响系数法,建立了典型服役环境下飞机金属结构腐蚀疲劳关键件的剩余寿命预测方法,并给出了在飞行强度变化条件下的剩余寿命预测实例。飞机结构寿命包线确定方法与剩余寿命预测方法的建立,为飞机结构单机寿命(疲劳寿命与日历寿命)监控奠定了基础。     

基于退化数据的小样本时变可靠性评估方法

对于长寿命、高可靠性产品,失效样本很少或根本没有失效样本,如何准确地评价它们的时变可靠性,一直是一个很难解决的问题。本文提出一种基于退化数据,采用残差自回归模型结合可靠性理论的分析方法。首先采用残差自回归模型对样本的退化数据进行处理,然后结合可靠性理论,针对产品退化量服从正态分布和Weibull分布的情况,利用时间序列的特点估计分布参数,进行产品退化过程的时变可靠性分析。最后,通过与大样本的可靠性评估方法进行对比,证明了该方法的有效性。     

三维四向编织复合材料疲劳性能分析

建立基于八边形纤维束截面假设的三维四向编织复合材料单胞模型。基于单向复合材料疲劳剩余刚度和剩余强度模型,结合组分材料的疲劳失效判据和性能突降方法,建立了三维四向编织复合材料疲劳寿命预测模型。利用ABAQUS有限元软件UMAT开发了疲劳寿命预测与渐进损伤分析程序,研究了三维四向编织复合材料在不同应力水平下的损伤扩展过程和疲劳寿命。研究表明,疲劳损伤是从纤维束之间的接触面的单元开始发生损伤破坏,然后向纤维束表面以及纤维束内部开始扩散,并且损伤扩展速率随着应力水平的提高而加快。本文研究为预测三维四向编织复合材料的疲劳寿命提供了一种途径。     

复合材料剩余刚度概率模型研究

纤维增强树脂基复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)的疲劳剩余刚度分布数据是FRP结构疲劳可靠性评估的基础数据之一。本文首先提出了一种剩余刚度概率模型。该模型的中值曲线为指数函数和线性函数的组合,且在给定归一化寿命下的剩余刚度服从正态分布。然后完成了两种铺层的玻璃纤维和碳纤维试件静载及疲劳试验,得到两种材料不同载荷下的剩余刚度变化曲线。通过研究发现,本文提出的模型可以较好地描述试验结果。