一种新的矩独立重要性测度分析方法及高效算法

为了更加合理地分析输入随机变量对结构系统失效概率的影响,提出了一种新的矩独立重要性测度分析方法。传统的重要性测度指标只能估计输入随机变量在固定点时对结构系统输出响应的影响,而所提新指标能够充分反映输入随机变量在其分布区域的所有缩减区间上变化时对结构系统输出响应的平均影响程度,更加符合工程实际。为了求解新指标,给出了2种算法:传统的双层重复抽样蒙特卡罗（DLRS MC）方法和自适应超球重要抽样（ARBIS）方法。双层重复抽样蒙特卡罗方法计算结果可以作为对比参照解,但求解效率较低,计算量很大;自适应超球重要抽样方法在满足新指标求解精度的前提下,计算效率得到很大提高。应用数值算例和工程算例证明了所提新指标的意义和所提新算法的高效性。      

机械装备失效分析诊断技术

回顾和总结近10年来我国在机电装备失效分析诊断预测预防实践和学术方面的现状和发展;从失效模式诊断、失效原因诊断和失效机理诊断3个方面对失效分析诊断技术进行归纳、分析、整理.     

基于失效分析理论的钟振失效分析方法研究

本文基于可靠性理论的原理,并结合一般电子器件失效分析的方法,系统地设计了针对失效时钟晶体振荡器的分析流程。利用此方法,我们介绍了几个典型的时钟晶体振荡器失效分析案例,证明了本方法的可行性,为时钟晶体振荡器的失效分析提供了有效方案。     

扫描辐射计内光路反射镜中SiO2／Ag薄膜系统的失效分析

SiO_2/Ag薄膜系统是扫描辐射计内光路反射镜的主要组成部分。采用高分辨扫描俄歇微探针(SAM)和扫描电镜分析对SiO_2/Ag 薄膜系统失效进行了较为全面的分析研究。通过扫描电镜观察发现,失效的反射镜表面SiO_2薄膜上存在大量析出物,借助于SAM分析,表明这些析出物主要是银和铜,析出物表面伴随有硫化和氧化。SAM的深度剖面结果说明,有析出物存在的区域,各薄膜层中存在原子间的扩散。文章就反射镜中Ag、Cu、和O的扩散和穿透行为进行了讨论,认为SiO_2薄膜致密度较差是导致反射镜失效的主要原因之一。     

不确定理论下竞争失效系统的可靠性分析

针对有新研发产品,故障数据较少的复杂系统,提出了不确定环境下自然退化和外部冲击相互独立的竞争失效模型。考虑了系统同时遭受自然退化和外部冲击,连续的自然退化用一个不确定过程刻画,冲击到达的时间间隔和每次冲击对系统造成的损坏量分别用2个不同的不确定变量来刻画。运用不确定理论,分别在极端冲击模型、累积冲击模型、δ冲击模型下,研究了系统的确信可靠度,结果表明:在有新研发的产品、故障数据较少的复杂系统,用不确定理论的方法来描述模型更合适,并通过数值分析显示了模型的有效性。      

多回路耦合CPL系统的几种失效情况分析

毛细抽吸两相流体回路(CPL,CapillaryPumpedLoop)在运行过程中可能会发生蒸发器失效的现象,严重影响了其可靠性。文章对CPL在变工况过程中可能引起蒸发器失效的一些因素进行了分析,并通过实验研究了一个多回路耦合CPL系统在某些热边界条件发生骤变时,系统的瞬态响应以及部分蒸发器失效的过程。     

具有变点的不确定竞争失效退化系统的可靠性建模

针对具有变点的竞争失效退化系统的可靠性进行了建模,系统同时遭受连续内部磨损退化和外部冲击,内部磨损退化由一个不确定过程表示,外部冲击过程是一个更新回报过程,即外部冲击到达的时间间隔和每次冲击的损坏量都是随机变量。外部环境条件的变化导致随机次数的冲击后损坏量服从的分布发生变化,通过运用不确定理论和机会理论,分别推导出系统在3种不同冲击模式下的确信可靠度公式,并通过数值算例验证了模型的正确性和有效性。      

基于降维算法和Edgeworth级数的结构可靠性分析

针对工程实际中存在功能函数为隐式或高维非线性的复杂结构,本文提出了一种基于降维算法和Edgeworth级数的可靠性分析方法。利用降维算法将n维函数展开为n个一维函数,经变量转换后变量都相互独立且服从均值为0、方差为0.5的正态分布,再结合Gauss-Hermite积分方法计算出一维函数的原点矩,从而得到结构功能函数的中心矩,将所得的矩信息应用到Edgeworth级数展开式中,给出功能函数的累积分布函数表达式,计算得到结构的失效概率。该方法避免了功能函数对变量梯度的要求,仅需少量的确定性重分析计算。数值算例结果表明了本方法的有效性和正确性。      

基于图像分析的显微视觉自动聚焦系统

开发了用于显微视觉对准装配的自动聚焦系统.系统采用基于图像空域分析的聚焦方式.首先通过对比,选择计算量最小的y向一阶差分算子作为系统的聚焦测度;然后通过合理选择聚焦窗口,优化了聚焦效果;最后提出一种不同于通常爬山法的自动聚焦策略,实现该方法的核心是建立聚焦函数与离焦量之间的函数关系,本系统采用3次样条插值估算未测聚焦函数值的办法构建了这种函数关系.应用结果表明该系统自动聚焦的准确性与实时性满足要求.     

二维类间边界Fisher分析的多元时间序列降维

针对传统边界Fisher分析及相关方法用于多元时间序列降维的局限性,提出一种基于二维类间边界Fisher分析的多元时间序列降维方法。针对边界Fisher分析进行模型改进,在本征图和惩罚图的基础上引入类间惩罚图,用来描述各个类中心之间的距离,并对目标函数进行改进,提出类间边界Fisher分析模型;对所提模型进行二维化拓展,提出基于二维类间边界Fisher分析的降维模型,使其能够直接处理二维矩阵数据,有效保留结构信息;通过计算协方差矩阵将多元时间序列集转化为等长特征集,利用降维模型将等长特征集投影到低维空间,达到数据降维和特征表示的目的。实验结果表明：所提方法能够有效对多元时间序列进行降维,达到良好的分类效果。     

服役飞机结构件腐蚀失效故障树分析及改进

对某出口用飞机铝合金结构件在热带海洋大气环境条件下服役时所发生的腐蚀失效问题,提出了采用故障树分析方法对引起飞机结构件腐蚀失效的各因素进行系统分析和探讨.根据结构件腐蚀失效过程及机理的分析,确定导致结构件腐蚀失效的各个因素,建立以结构件腐蚀失效为顶事件的故障树,通过布尔代数运算得到故障树的各阶最小割集.计算故障树顶事件的发生概率,并对底事件的概率重要度、相对概率重要度进行分析排序,找出引起铝合金结构件发生腐蚀失效的主要因素.分析结果表明飞机服役环境、阳极氧化工艺和选材是导致结构件腐蚀失效的主要因素.针对这些主要因素,提出了相应的改进防护措施.     

矩的显式积分算法研究与应用

矩的求解通常被用于求解有限元、体积、惯性矩等问题中.基于矩的叠加性,首先给出了在三维空间中计算域的离散方式,并推导了矩的显式积分公式,随后将其推广到n维空间中,该表达式易于在计算机上实现;设计了矩的并行计算算法,并通过Fortran和Python混编的方式,实现了矩的并行计算;对多重精度下的样例数据给出了一个算例,实现了零阶矩和二阶矩的计算,并和串行算法、逐次降维算法作出比较,进行了效率分析和误差分析.结果显示,矩的显式积分并行计算算法易于程序实现,并且在效率上高于串行算法,能够很容易推广到高维空间,该算法具有高度可并行性,误差主要来自计算域离散.      

不完全覆盖系统的动态故障树定量分析方法

针对含备份结构的动态系统可靠性分析以及不完全覆盖问题,提出了一种温备份门的可靠性计算方法。该方法引入阶梯函数和脉冲函数来描述备份结构的动态失效特征,在考虑不完全覆盖的基础上计算了温备份门的可靠性,最后以某机载电子设备为例,建立了系统的动态故障树,论证了该方法的可行性,并与不考虑不完全覆盖的方法进行了比较,同时对系统进行了灵敏度分析,该方法计算结果更合理,为动态系统可靠性定量分析奠定了一定基础。      

奇异谱分析在故障时间序列分析中的应用

由于日益增长的飞行安全和飞机维护质量需求,飞机使用可靠性已经成为一个重要的研究领域。从某航空公司波音737飞机使用过程中现场所记录的18年的故障数据出发,应用奇异谱分析（SSA）方法,对故障时间序列进行了建模和预测,进一步以预测结果的均方根误差（RMSE）最小为优化目标对SSA模型参数进行了优选。在此基础上,提出了一种更为广泛的模型组合方法和实现算法,这种方法采用不同的时间序列模型来构造SSA分解出的趋势、周期和残差等成分。通过与三次指数平滑（Holt-Winters）、自回归移动平均（ARIMA）2种时间序列模型的实验结果对比,SSA及其参数优选和模型组合方法在故障时间序列分析中具有更好的拟合和预测精度。      

监测位移预报的非等间距相关系数平稳序列法

建立了监测位移时间序列分析、建模和预报的非等间距相关系数平稳序列法.采用随机过程理论导出了模型的整体极大似然估计,在保证参数估计量优良统计特性的同时,克服了现行组合模型方法难以处理非等间距监测位移序列的问题.通过数字模拟仿真技术解释了传统插值处理产生较大误差的原因.计算实例表明该方法具有较高的建模和预报精度.      

基于工艺失效知识的工艺改进方法及实现

工艺设计是一个不断改进与优化的过程,而反面工艺知识即工艺失效知识,对工艺改进与优化往往十分有效.提出了一种基于工艺失效知识的改进方法,包括8个步骤:确定潜在失效模式,分析潜在失效原因,计算风险优先数N,提出改进措施,计算改进后的风险优先数N’,权衡改进措施,采纳改进措施和存储工艺改进数据.在基于Web的工艺失效知识库管理系统——工艺FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)的基础上,通过建立工艺失效知识与产品和工艺信息的关联,实现工艺FMEA系统与CAPP(Computer Aided Process Planning)系统的信息集成和过程集成,从而达到工艺改进的目的.给出某飞机结构件(主梁)利用工艺失效知识进行工艺改进的验证实例,为在工艺设计阶段主动预防地改进工艺方案提供了一种有效手段.      

全局最优导向模糊布谷鸟搜索算法及应用

针对标准布谷鸟搜索算法探索能力强而开发能力较弱、收敛速度慢及计算精度较差等问题,提出了具有全局最优导向的模糊布谷鸟搜索算法。在鸟窝更新公式中引入全局最优导向策略,在产生新的鸟窝位置时利用到当前最优鸟窝位置信息,以保持鸟窝的多样性并提高算法的开发能力。另外,采用模糊逻辑规则对布谷鸟算法中的搜索步长和外来鸟蛋被发现概率这2个重要参数进行自适应调整,以提高算法的全局收敛性能和求解精度。通过2个经典结构可靠性分析极限状态方程测试该算法的性能,并将其应用于某飞机舱门锁定机构可靠性分析中。实验结果表明,与粒子群算法、标准布谷鸟搜索算法和改进布谷鸟搜索算法相比,所提出的全局最优导向模糊布谷鸟搜索算法在进行可靠性分析中,能够有效地提高解的精度并增加收敛速度,寻优效果更优。      

一种电磁层析图像快速重建算法

针对电磁层析成像（EMT）逆问题中,灵敏度矩阵的病态性、不适定性等问题,提出了一种新的电磁层析图像快速重建算法。利用主成分分析（PCA）对灵敏度矩阵做降维映射,再利用奇异值分解（SVD）求广义逆矩阵,重建图像。在选取灵敏度矩阵的协方差矩阵的特征值个数中,利用灵敏度矩阵特有的多样本特性,提出图像相关系数最大化算法,更加合理地去除灵敏度矩阵中的冗余信息,在尽可能不丢失成像特征信息的条件下,提高了解稳定性。实际采集数据成像时,该算法只需一次矩阵乘法运算,为快速实时成像提供了可能。与传统单步算法和迭代算法相比,该算法在成像质量和速度上都有较明显优势。