考虑失效阈值随机性的退化-冲击竞争失效建模

针对大多竞争失效可靠性研究未考虑失效阈值随机性的情况,提出一种随机失效阈值影响下的竞争失效系统可靠性评价模型。分析冲击影响下退化过程中退化量及退化率的变化,并在此基础上考虑阈值随机性。讨论累积退化影响下的冲击过程,以系统所能承受的强度分布描述冲击失效阈值,并结合累积退化量的期望水平建立随时间变化的冲击失效阈值,从而明确描述了冲击失效阈值与退化过程之间的依赖关系,给出竞争失效过程的可靠性函数。以微电机系统为例进行对比及敏感性分析,验证了随机失效阈值的引入更能反映系统真实运行状态。     

两阶段变阈值关联竞争退化建模

机电产品在使用过程中,存在磨损退化失效和环境引起的冲击失效。通常认为自身退化与冲击失效是相互独立的或存在冲击造成自身退化突增的局部关联现象。本文考虑冲击会影响退化过程,同时退化也会影响冲击,当自身退化量达到一定值后不仅会影响冲击失效的失效率,还会使产品冲击失效阈值降低,造成产品的抗冲击能力下降,使产品的冲击失效过程呈现两阶段现象,在自身退化与冲击失效相互关联相互竞争的情况下,建立了失效率与失效阈值改变的可靠性模型,解决了传统竞争退化建模考虑因素不完整的问题。      

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。      

非线性步进加速退化数据的可靠性评估方法

针对步进应力加速退化试验(SSADT)场合下的非线性退化数据,考虑个体之间的性能退化差异,提出了基于Wiener过程的退化数据可靠性评估方法。首先,分析了步进应力加速退化试验过程及其性能退化数据模型。然后,运用非线性Wiener过程描述产品的非线性退化过程,采用时间尺度变换模型进行线性变换;将Wiener过程的漂移系数随机化处理,提出考虑了个体差异的非线性退化数据建模;根据所收集的步进应力加速退化数据,采用两步极大似然估计法确定模型中的未知参数。最后,结合某激光器的实例对比分析表明,所建模型的拟合性较好,评估结果真实准确。      

考虑随机效应的多源信息融合剩余寿命预测

为了合理利用同类设备的先验信息,提高参数估计和剩余使用寿命（RUL）预测精度,提出一种基于多源信息融合并考虑随机效应的RUL预测方法。利用考虑随机效应的线性Wiener过程对设备的退化过程进行建模;利用期望最大化（EM）算法,融合先验退化信息和先验失效寿命数据信息,计算模型中的未知参数;根据Wiener过程参数估计的性质,提出一种基于多源信息融合并考虑随机效应的非线性Wiener过程参数估计方法;利用激光器数据和疲劳裂纹数据进行实验验证。实验结果表明：与基于历史退化数据或失效寿命数据的方法相比,所提方法能有效提高参数估计和RUL预测的精度。     

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。      

基于多机理竞争退化的导弹贮存可靠性分析

远程转换开关、无线电高度表、雷达角自动装置、陀螺仪和弹上电源是影响导弹长期贮存可靠性的关键部件.明确导弹贮存剖面,通过定期检测得到长期贮存条件下各关键部件的特征电压值,然后采用移动标准偏差方法描述了各特征电压值的贮存稳定性水平,并对其进行退化规律拟合求得各关键部件贮存寿命.提炼出10套导弹产品的各关键部件贮存寿命,通过分布假设检验和分布参数辨识,求得各关键部件的贮存可靠度模型,最后根据导弹产品随机性、分散性、多机理竞争特点,分析导弹产品在悲观和乐观情况下的可靠性结果.本文的研究思路和结论能为长期贮存条件下贮存类产品的贮存可靠性评估、贮存维护方案研究提供技术支撑.     

基于多机理竞争退化的导弹贮存可靠性分析

远程转换开关、无线电高度表、雷达角自动装置、陀螺仪和弹上电源是影响导弹长期贮存可靠性的关键部件.明确导弹贮存剖面,通过定期检测得到长期贮存条件下各关键部件的特征电压值,然后采用移动标准偏差方法描述了各特征电压值的贮存稳定性水平,并对其进行退化规律拟合求得各关键部件贮存寿命.提炼出10套导弹产品的各关键部件贮存寿命,通过分布假设检验和分布参数辨识,求得各关键部件的贮存可靠度模型,最后根据导弹产品随机性、分散性、多机理竞争特点,分析导弹产品在悲观和乐观情况下的可靠性结果.本文的研究思路和结论能为长期贮存条件下贮存类产品的贮存可靠性评估、贮存维护方案研究提供技术支撑.     

BLDC电机温度退化多段Wiener过程建模

无刷直流（BLDC）电机应用广泛,其温度退化过程呈现多段性,需建立多段退化模型,而模型参数较多时,参数估计过程对初始值敏感且易陷入局部最优。首先,针对电机的加速退化数据进行研究,采用正态加权平均（Gauss滤波）的方式滤波,改进实际数据在模型参数的估计中的应用。然后,引入转换函数对Wiener模型改进,建立多段Wiener模型。其次,以极大化似然函数进行参数估计,计算时采用改进粒子群优化（PSO）算法得到估计值,对比非线性模型的残差的正态性,同时分析各模型理论寿命分布及实际该批次失效分布,确定多段模型合理性;得到的模型结果说明电机在退化过程中发生了退化机理的改变,且变换速度快。最后,以非线性模型不同时刻的寿命分布给出该应力下电机的寿命预测,这对电机的预测与健康管理（PHM）有重要意义。      

基于随机参数逆高斯过程的加速退化建模方法

为了将随机参数退化模型应用于加速退化试验以提高可靠性评估结果的准确性,本文以逆高斯过程为例研究了基于随机参数退化模型的加速退化建模方法。利用加速系数不变原则推导出逆高斯过程各参数在不同应力下应满足的关系式,由此建立参数的加速模型,计算出加速系数,进而将加速应力下的退化数据等效折算到工作应力下。采用了随机参数的共轭先验分布,并且利用最大期望算法估计出随机参数的超参数值。仿真试验验证了所提方法的可行性和有效性,实例应用说明了所提方法具有较好的工程应用价值。      

非规则轴承故障的动力学建模与仿真

针对现有轴承故障研究大多将故障简化为矩形凹槽或圆形凹坑等规则形状,与实际故障形貌存在较大差别的问题,以航空发动机转子系统为研究对象,从滚动轴承的实际故障形貌和复杂转子系统中主轴轴承易失效的客观实际出发,提出了非规则轴承故障的表征方法,并将其引入单转子-轴承系统动力学模型,建立了轴承内外圈非规则故障模型。利用数值计算的方法对含故障轴承转子系统的振动响应进行了分析,并研究了系统轴承在内外圈含有矩形故障和非规则故障的情况下,故障的周向宽度和深度对系统振动的影响规律。针对滚动轴承内外圈中存在的故障轴承损伤,制作了不同位置、大小的故障轴承,并将其引入转子系统开展试验研究,采集了不同旋转频率和故障尺寸下的系统振动数据,通过与数值仿真结果的比较,充分验证了非规则轴承故障动力学模型的正确性。      

高精度激波捕捉格式的性能分析

在数值模拟激波-湍流干扰问题时,为了精确模拟湍流脉动的小尺度结构,数值格式应尽量减小自身的数值耗散.但是为了稳定、无震荡地捕捉激波,数值格式又必须具有一定程度的数值耗散.基于上述这2种相互矛盾的要求,采用无黏泰勒格林涡、可压缩湍流等经典算例对目前广受好评的几种高精度格式进行了系统地对比.一系列的计算分析表明,当前工程中广泛应用的高精度格式虽然都能一定程度地满足上述2种要求,但与理想目标仍有较大的差距.     

Challenges to cosmic ray modeling: From beyond the solar wind termination shock

Voyager 1 crossed the solar wind termination shock on December 16, 2004 at a distance of 94 AU from the Sun, to become the first spacecraft to explore the termination shock region and to enter the heliosheath, the final heliospheric frontier. By the end of 2006, Voyager 1 will be at ∼101 AU, with Voyager 2 at ∼81 AU and still approaching the termination shock. Both spacecraft have been observing the modulation of galactic and anomalous cosmic rays since their launch in 1977. The recent observations close to or inside the heliosheath have provided several interesting ‘surprises’ with subsequent theoretical and modeling challenges. Examples are: what does the modulation of galactic cosmic rays amount to in this region?; how do the anomalous cosmic rays get accelerated and modulated?; why are there ‘breaks’ in the power-law slopes of the spectra of accelerated particles? Several numerical models have been applied to most of these topics over the years and comprehensive global predictions have been made the past decade, thought to be based on reasonable assumptions about the termination shock and the heliosheath. Examples of these predictions and assumptions are concisely discussed within the context of the main observed features of cosmic rays in the vicinity of the termination shock, ending with a discussion of some of the issues and challenges to cosmic ray modeling in particular.     

考虑多故障的测试性建模改进方法

分析了测试性建模的现有方法及在工程应用中存在的不足.在信号流图方法的基础上,提出了一种测试性建模的改进方法.该方法支持单元的多故障模式设置,能够区分全局故障和局部故障,并允许设置全局故障沿单元特定信号流方向传递.给出了测试性模型的图形定义、隐含属性定义、相关性矩阵定义和相应的测试性分析推理方法.在此基础上,提出了基于高阶相关性分析的相关性矩阵生成改进算法.以某惯导系统为例进行了应用,建立了测试性图形模型并生成改进的相关性矩阵,与现有方法建立的相关性矩阵进行对比,结果验证了测试性建模改进方法的可行性和有效性.     

基于多值决策图的温储备系统可靠性建模方法

温储备系统是冷储备与热储备系统的推广,在实际中有广泛应用。针对不可修温储备系统的可靠性建模问题,已有基于多值决策图(MDD)的系统可靠性建模方法。该方法以系统中的单元故障为建模对象,分别构建故障级MDD与系统级MDD,进而获得系统可靠度的解析表达式。然而,该表达式中不同维度积分相互混杂,计算给定时刻的系统可靠度需要首先梳理系统可靠度的表达式,以利用数值方法求解其中的积分。为实现系统可靠度的程序化计算,在已有研究基础上提出将系统级MDD按故障数分解为一系列子决策图,通过对MDD中边的概率重新赋值获得每一子决策图的发生概率,得到系统可靠度的规范形式,形成一套完整的系统可靠度计算方法。      

基于过程质量数据的制造系统可靠性建模分析

针对传统制造系统可靠性评价不考虑加工过程产品质量数据,无法对制造系统可靠性进行及时准确的建模分析,提出了基于过程质量数据的制造系统可靠性建模分析方法.首先,在给出了包含制造产品质量的制造系统可靠性新内涵的基础上,分析了制造过程中关键质量特性检验数据和制造系统组件的退化故障数据等过程质量数据对制造系统可靠性建模的影响,从而明确建模需求.然后,首次提出了基于产品合格概率和制造系统组件退化失效率的制造系统可靠性分析模型.最后,通过某盖板的加工系统的可靠性建模分析验证了模型的有效性.结果表明该模型能够方便地利用制造阶段的质量数据更准确地估计出制造系统可靠性.     

飞行器结构模型的塑性动力响应和失效研究

对飞行器结构模型在冲击载荷作用下的动力响应和失效问题研究进行了综述,着重报道了近几年来,作者及其合作者在该研究领域运用刚塑性模型、弹塑性模型及实验观察等研究手段所取得的部分基础性成果