基于失效物理的动量轮贝叶斯可靠性评估

作为卫星姿态控制系统关键部件的动量轮,其可靠性关系到卫星发射的成败。但是由于有小子样、高可靠性和长寿命等特点,受技术、费用和时间等条件的限制,无法获得大样本失效寿命数据,因此利用传统的大样本寿命数据统计推断方法进行可靠性建模、分析与评估存在困难。为此,从失效物理分析的角度出发建立性能退化模型,用贝叶斯方法融合性能退化模型和寿命模型得到产品的可靠性评估模型,并基于该模型充分利用失效物理试验中的性能数据和少量的寿命数据来进行可靠性评估。实例分析表明,该方法与伪寿命方法相比更加符合工程实际,评估精度更高。     

正态分布定时无失效数据可靠性分析方法

定时无失效是指产品试验到预定的时间未发生失效的情况,定时无失效数据的处理是当前工程中亟需解决的问题.为此,提出一种正态分布定时无失效数据可靠性分析方法,该方法能够根据定时无失效数据对产品进行高置信水平的可靠性评定.分别针对标准差或标准差上限已知的情况进行了详细讨论,给出了可靠度和使用寿命的单侧置信下限.并结合某型号卫星推力器脉冲点火试验得到的定时无失效数据,进行了分析计算,结果表明本方法既可以充分利用定时无失效数据,又能最大化发挥对数正态分布置信下限较高的优点,且计算简单,便于工程应用.      

基于Markov Chain Monte Carlo的幂律过程的Bayesian分析

在多种合理的无信息先验分布下,基于Markov Chain Monte Carlo方法,提出了一种简单且易于抽样的幂律过程的Bayesian分析方法.所提方法将失效、时间截尾数据统一分析,能快捷地获取幂律过程模型参数的Markov Chain Monte Carlo样本,利用该样本不但能直接给出模型参数函数的后验分布,还能给出单样预测和双样预测的分析.一个经典工程数值算例说明了所提方法的可行性、合理性与有效性.该方法具有一定的优越性,可为小子样可靠性增长分析提供一种值得参考的方法.      

威布尔方法在机械产品可靠性设计、分析和评价中的应用(下)

4　威布尔分析法在机械产品可靠性评价中的应用机械产品可靠性评价可利用核查试验和可靠性验证试验来进行。核查试验用于验证重新设计的零件或系统中已知的(原有的)失效模式是否已被消除或作了重大改进(假定β和η已知);可靠性验证试验用于验证产品的可靠性是否已符合要求。有3类威布尔核查试验和可靠性验证试[收修订稿日期]2000-03-01验:零失效试验、0-1失效试验和暴卒试验。它们的试验方案给出了试验的样本数和截止规则。截止规则可以是每个样本累计的试验时间或失效数。试验方案还给出了成功判据,如果满足了成功判据,该试验就获得通过。…     

不确定性载荷作用下的零件时变可靠性模型

分析现有时变可靠性建模方法的特点,建立不确定性载荷作用下的零件时变可靠性模型,给出基于载荷和强度分布的零件可靠度和失效率计算表达式。研究载荷作用的特点,建立不确定性载荷作用过程的二维描述法。在此基础上,分别得到强度不退化和退化时的零件时变可靠性表达式。研究表明,即使强度不退化,零件的可靠度和失效率也会随时间逐渐降低;强度退化时,可靠度随时间降低较为明显,失效率具有“浴盆”曲线的特征。在载荷和强度分布已知的情况下,可直接运用本文模型计算零件在任意时刻的可靠度和失效率。当给定许用失效率时,运用本文模型可以更客观地划分零件的早期失效期、偶然失效期和耗损失效期,进而确定零件筛选试验时间、可靠寿命等指标,对零件进行全寿命周期管理。     

基于性能退化数据的可靠性建模分析

针对传统可靠性评估方法难以解决高可靠度、长寿命产品的可靠性评估问题,本文在使用失效时间数据的基础上,提出了使用产品的性能退化数据的方法。在很多情况下,退化过程中的性能退化数据比失效时间数据更有价值。文章介绍了退化数据的优点,提出了对产品退化的一般轨迹模型;针对高可靠度的产品提出了基于退化轨迹和退化量分布的两种评估方法,并用实例分别对两种评估方法进行展开应用,验证了方法的有效性。     

直升机动部件小子样全尺寸疲劳试验件的x~2检验

本文将X~2检验——“检验一个小子样是否来自已知标准差的母体”方法应用于直升机动部件的疲劳试验数据统计处理中,并与传统方法获得的结论进行了对比。结果表明:同样的小子样试验数据,若运用检验合格的结论,在同样的可靠度下,能较大幅度地提高零件的疲劳寿命。     

区间不确定信息下可修系统基于幂律过程的贝叶斯可靠性评估方法研究

贝叶斯方法常用于小子样场合下航空航天等领域中可修系统的可靠性评估，由于一些不确定因素影响致使无法精确收集先验信息和/或可修系统的故障信息，但却可获得其上下界信息。针对区间不确定信息情形，本文提出多台可修系统当其失效过程服从幂律过程（PLP）时的贝叶斯可靠性分析方法，将信息先验下PLP模型基于区间信息的贝叶斯分析转化为所求目标函数恰是该先验下PLP 模型传统贝叶斯分析的约束优化问题；具体工程实例对本文所提方法的可行性，有效性进行验证。结果表明：本文所提贝叶斯可靠性分析方法能够为小子样场合下，考虑不确定性因素影响时可修系统的可靠性评估问题研究提供一种值得参考的方法。     

固体火箭发动机结构可靠性评估的过载试验法

提出了将产品置于极严酷的环境下降低其可靠性,再用经典的方法来推断额定环境下产品可靠性的过载试验方法。阐述了如何利用过载试验的信息评估额定状态下的可靠性,讨论了过载试验设计中确定过载系数及最小过载系数问题,最后以某个发动机壳体试验数据为例作了计算,并分析了评估结果对变异系数的敏感性。算例表明,对额定状态下需作２００～３００次试验考核的产品,如果提高载荷２０％～３０％,则只需作４～５次可靠性试验考核。这种方法对高试验费用的小子样产品可靠性评估具有很好的经济性和实用性。     

小样本无失效寿命试验数据的轴承可靠性评估

针对小样本无失效寿命试验数据可靠性问题提出了评估模型。模型采用Bayes理论构造服从原始样本的抽样函数,结合Bootstrap法生成大量服从抽样函数的随机数作为增广样本,再通过最佳线性不变估计法分析原始样本及增广样本得到Weibull分布双参数估计值作为可靠性评估结果。通过Monte-Carlo法仿真生成服从Weibull分布的随机数,分别采用该模型、配分布曲线法及现有Bayes理论对此随机数做评估,对比发现:该模型得到的参数估计较现有Bayes理论和配分布曲线法更接近Weibull双参数真值,且形状参数和尺度参数估计值的相对误差均低于10%,验证了模型分析小样本无失效数据进行可靠性评估的可行性。借助文献实例对模型进行分析,对比得出模型能得到较现有Bayes理论和配分布曲线法更符合工程实际的评估结果;模型在小样本情况下的双侧可靠度置信区间长度低于现有Bayes理论和配分布曲线法,有效提高了小样本无失效数据可靠性评估精度。      

离子推力器极少数据可靠性评估方法

针对只有两台离子推力器进行寿命试验,试验结果为极少失效数据的情况,建立了一种离子推力器整机可靠性评估方法.通过引入区间统计量的概念,充分开发从最后一个失效数据继续试验到没有发生产品失效这一重要试验信息,由高斯-马尔科夫定理计算出寿命分布参数的最佳线性无偏估计,并给出离子推力器可靠度和寿命的单侧置信下限.最后,对美国NASA研制的型号为XIPS-13的离子推力器进行可靠性评估,得出了其寿命需求10000h的可靠度单侧置信下限为0.87及给定可靠度为0.9时的寿命单侧置信下限为9024.6h,该方法精度较高,便于工程应用.      

球载电子系统可靠性设计探讨

根据气球载电子系统的特点和任务需要，改变传统的以平均故障间隔时间为中心的设计思想，介绍了一种基于无维修使用期的可靠性设计思想。这种设计思想强调故障的可预计性和可靠性水平的可保证性，强调高标准，从根本上提高产品固有可靠性水平。探讨了冗余设计、引人容错设计、可重构性设计、动态设计、故障软化设计、环境防护设计和降级设计等各种可靠性设计技术和方法。     

某型发动机无失效数据的Bayes可靠性分析

在定时截尾试验中,有时会遇到无失效数据,特别是在高可靠性、小样本问题中更容易产生无失效数据。对某型发动机的无失效数据,在失效概率服从不完全Beta分布时,给出了失效概率的Bayes估计,并在引进失效信息后,给出了失效概率的Bayes估计和综合估计,从而可以得到该型发动机可靠度的估计。     

某直升机主减速器传动系统的寿命与可靠性计算方法

通过对直升机典型任务剖面原始载荷数据谱进行统计处理,经三维有限元分析将所编系统载荷谱转化为齿轮应力谱;结合Goodman公式及材料P-S-N曲线(给定存活率下的疲劳寿命曲线)算出该系统各齿轮在各级载荷下的疲劳寿命,利用统计软件Minitab对寿命数据进行分析,得出齿轮的接触疲劳寿命服从两参数威布尔分布,根据威布尔分布的...     

顾及空间分布和NLOS的UWB室内可信定位方法

针对现行室内可信定位存在的三维定位精度低与结果可信度难以定量评估的难点，提出了一种可信超宽带（UWB）室内定位模型。该方法采用无迹卡尔曼滤波和IGG-III抗差理论模型，解决了UWB定位中的非线性化和非视距误差问题；同时，为提高该方法定位结果的可信度，进一步构建了一种兼顾UWB基站空间分布和非视距误差的可信精度评估模型。与现有模型相比，提出的方案可有效实现基于UWB的室内高精度可信定位。仿真和实测数据结果表明：1）与传统最小二乘结果相比，该方法可提高30%~40%的UWB定位精度；2）引入IGG-III抗差模型可提高11%的定位精度；3）非线性化误差对UWB定位精度的影响不尽相同，约为22%~50%；4）提出的可信度评估模型可实时准确评估UWB定位精度。     

测控任务可靠性的近似零方差重要抽样仿真

评价航天测控方案中的测控任务可靠性需要高效的方法,解析法和直接仿真都不能满足该要求。在介绍测控任务模型及其可靠性直接仿真法的基础上,基于不交化最小割集设计了实现近似零方差重要抽样的方法,并给出不交化最小割集的获取算法。通过案例分析,得出不交化最小割集最大获取数量越大,仿真收敛性越好,但相应地耗时也越多的结论。因此,实际应用中,需要在不交化最小割集获取数量与仿真时间二者间进行权衡。     

压气机叶片疲劳可靠度及寿命的预测方法

提出在缺乏零件工作载荷谱时, 进行该零件疲劳可靠性设计计算的方法。用使用过一段时间后的零件进行疲劳试验, 根据这些试验数据统计出剩余疲劳损伤强度, 利用它确定该零件在工作寿命期间的总疲劳损伤量。然后用疲劳累积损伤可靠性模型进行零件疲劳可靠性设计计算。并以航空发动机压气机工作叶片为例, 说明如何使用剩余疲劳损伤强度预测叶片的可靠度或寿命。      

Failure Prediction in Electronic Systems

If impending failures in aerospace systems can be predicted deterministically during a test or checkout period, action can be taken to replace or repair the defective parts and a mission failure averted. This has the effect of increasing the mission reliability of the system. There are several methods of predicting specific failures especially adapted to electronic systems, but also applicable to electromechanical and fluid systems and components. These are classified and discussed in detail, with examples. References are cited for additional detail. By way of background, deterministic failure prediction is contrasted with statistical failure prediction. The nature and definition of failure and related concepts are also discussed, together with the physical principles upon which the several failure prediction methods are based. Used selectively and collectively, these failure prediction methods can form an optimal failure prevention strategy for use in a system test or checkout program.     

Unmanned aerial vehicle swarm mission reliability modeling and evaluation method oriented to systematic and networked mission

With the development of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) system autonomy, network communication technology and group intelligence theory, mission execution in the form of a UAV swarm will be an important realization of future applications. Traditional single-UAV mission reliability modeling methods have been unable to meet the requirements of UAV swarm mission reliability modeling. Therefore, the UAV swarm mission reliability modeling and evaluation method is proposed. First, aimed at the interdependence among the multiple layers, a multi-layer network model of a UAV swarm is established. At the same time, based on the system having the following characteristics—using a mission chain to complete the mission and applying the connectivity of the mission network—the mission network model of a UAV swarm is established. Second, vulnerability and connectivity are selected as two indicators to reflect the reliability of the mission, and aimed at random attack and deliberate attack, vulnerability and connectivity evaluation methods are proposed. Finally, the validity and accuracy of the constructed model are verified through simulations, and the model and selected indicators can meet the reliability requirements of the UAV swarm mission. In this way, this study provides quantitative reference for UAV-swarm-related decision-making work and supports the development of UAV-swarm-related work.     

基于可靠性评估的直升机无寿易损件的寿命分析与验证

通过对某型号直升机 50个月的数据积累发现,部分机件在《某型号直升机维修大纲》中未给定工作寿命,但在实际工作中,因损耗导致失效,到一定时效后发生故障的概率较高,需要更换故障件。以自润滑关节轴承故障数据为基础,提出了无寿易损件的可靠性分析的流程和方法,得出的结论能够为直升机任务期间携行航材备件和确定机件工作寿命提供依据。