加速退化失效产品可靠性评估方法

为了解决具有可靠性高、寿命长等特点的退化失效产品的可靠性评估问题,结合退化失效型产品失效特性,提出了加速退化方程的概念,研究了BS模型的加速退化数据的统计推断方法,为验证方法的有效性,将该方法用于金属化膜脉冲电容器的可靠性评定中.结果表明:该型电容器可靠性模型中未知参数的估计值分别为9.0669×10-8和0.0221,将该值代入失效分布函数即可确定电容器的失效模型,由此模型求得该型电容器充放电20000次的可靠度为0.9724.使用这种分析方式对退化失效产品进行可靠性分析将更能节省试验时间和费用.     

产品加速退化失效模型与统计分析

为了解决退化失效产品的可靠性评估问题,提出了加速因子与加速退化方程的概念,并给出了一种加速退化数据的统计推断方法,为验证方法的有效性,将该方法用于金属化膜脉冲电容器的可靠性评定中.基于试验数据可求得该型电容器可靠性模型中未知参数的估计值分别为9.0669×10-8和0.0221,将该值代入失效分布函数即可确定电容器的失效模型,由此模型求得该型电容器充放电20000次的可靠度为0.9724.结果表明:使用这种分析方式对退化失效产品进行可靠性将更能节省试验时间和费用.     

考虑失效相关的圆柱蜗杆传动四阶矩可靠性分析

为了评估圆柱蜗杆传动机构的可靠性,利用Taylor级数将蜗杆传动机构功能函数进行展开并得到其前四阶中心矩,以此作为约束条件,结合最大熵原理分别得到蜗轮齿面接触强度和齿根弯曲强度结构功能函数的概率密度函数,在此基础上,分析了蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式的可靠性。另一方面,考虑蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式之间的相关性,建立了其失效相关条件下的可靠性模型,给出了两种失效模式之间的相关系数和蜗轮总体可靠度。以某减速器蜗轮为例对所提方法通过蒙特卡洛仿真进行了验证。结果表明,基于四阶矩和最大熵原理的可靠性方法具有较高的精度,蜗轮两种失效模式之间存在一定的相关性。因此,考虑失效相关的蜗轮可靠性评估方法对于蜗杆传动的综合可靠性评估具有重要的意义。     

桥梁工程可靠度2020年度研究进展

由于自身固有属性的不确定性以及所处环境的复杂性,桥梁在设计、施工、运营等不同阶段都需要具备足够的可靠性。为了解2020年桥梁工程可靠度研究与应用的最新动态,查阅文献并对相关理论方法、不同阶段或环节的科研内容和成果进行归纳。在桥梁可靠度理论和方法方面,引入GPR模型、径向基神经网络等方式得到隐式结构功能函数,引入Copula理论把握多失效模式概率的关系;采用概率可靠性和非概率可靠性方法、蒙特卡罗数值模拟、时变可靠度理论等进行可靠性评估。既有桥梁的技术状况及可靠度仍然是桥梁工程领域研究的热点,自然环境条件下桥梁抗力与外荷载的时变模型是桥梁时变可靠度分析与寿命预测的重点。可靠度理论及分析方法在桥梁工程设计中得到逐步的发展,考虑动态荷载作用随机性与结构参数随机性的动力可靠度研究与应用越来越多。     

结构最弱失效模式组的优化及投资-效益模型

为工程提出了一种投资-效益模型的结构评估方法.基于结构体系最弱失效模式分析的理论,应用优化和控制方法研究结构体系可靠度设计.根据结构体系可靠度失效模式的概率特征,引入结构体系最弱失效模式理论,提出了优化设计结构体系的最弱失效模式组来实现提高结构体系可靠度目标;基于各最弱失效模式对应的可靠指标矢量与各基本变量的关系,确定主要影响因素;提出了一种基于结构最弱失效模式组的投资-效益优化模型,并通过实际算例进行验算.该方法可以较好地计算结构费用,基于结构最弱失效模式组的投资效益模型的优化可以达到优化结构的目的,该研究对结构体系可靠度分析与设计的基础研究具有一定的意义.     

基于系统可靠度指标的建筑框架结构设计

现行建筑结构设计规范是基于结构构件的可靠度计算,没有很好的考虑结构的系统性,不能准确地反映结构整体的可靠性．为此,本文提出了结构体系抗力调整法．该方法把结构体系可靠性分析和结构体系可靠度调整分2步来完成,根据结构各失效模式的可靠指标和相应的目标可靠指标的比值作为确定抗力调整的主要依据,进行结构各失效模式可靠度的分配和调整,从而以结构体系可靠度指标为参数直接进行建筑结构设计．该方法有效克服了结构设计调整过程中的盲目性,简化了可靠度的计算方法,是一种比较简便实用的结构可靠性设计方法．通过对框架结构体系的可靠性进行分析可以看出,只需要少数主失效模式就能计算出该体系的失效概率,计算结果误差小,能够满足工程设计要求．     

竞争失效的刀具可靠性评估模型

针对突发失效与退化失效在连续生产中同时存在的这种普遍现象,建立突发失效与退化失效相关性,即基于竞争失效的可靠性建模及评估对生产实际进行分析。引入单威布尔分布描述突发失效可靠度模型,对于退化失效采用Wiener过程来描述产品的性能退化轨迹。分别建立独立条件下和相关条件下的竞争失效的可靠性模型,利用信号及功率采集系统和刀具测微仪对连续生产过程的刀具磨损状态和零件质量变化进行监测,将其加工过程的刀具磨损量作为退化指标,分别建立突发失效、退化失效、独立条件下的竞争失效和相关条件下的竞争失效4种可靠度模型,并通过对比分析验证所得模型的有效性。     

有限样本数据下产品可用度评定的Bootstrap方法

产品可用度是产品可靠度和维修度的函数，可靠度和维修度采用给定分布参数的分布函数描述。工程中由于只能得到可靠性和维修性有限试验数据，因此仅能确定分布参数的置信区间，无法明确给出分布参数确定值，造成可用度评定困难。提出了采用Bootstrap仿真抽样方法，利用有限样本的可靠性和维修性试验数据，进行产品可靠度评定和最佳维修周期确定方法。解决了有限样本条件下，产品可用度评定问题。     

基于可靠度的寒冷地区混凝土桥梁碳化寿命分析

讨论了混凝土的碳化影响因素和碳化深度模型，给出了适用于寒冷地区混凝土桥梁的碳化时变随机模型，以混凝土碳化至钢筋表面作为结构耐久性失效的极限状态，建立了混凝土桥梁碳化时变可靠度分析及剩余寿命预测模型，提供了实用的分析和计算方法，并以一座现有钢筋混凝土桥梁为例，对其进行碳化可靠度分析及剩余寿命评估，该方法得到的结论对实际桥梁的耐久性评价和桥梁日常维护决策提供了重要的依据和参考作用。     

机械产品全寿命期价值期望的可靠性优化模型

分析了机械产品或装备在全寿命期内的几种可靠性指标,认为在不同情况下可选用不同可靠度作为全寿命优化设计的控制参数。在同时考虑产品成本价值和全寿命期失效损失期望前提下,提出了以动态可靠度为控制参数的全寿命优化设计模型。推导了产品成本与设计可靠度的函数关系的一般表达式,给出了全寿命期内产品失效损失期望的计算方法。所提模型不仅适用于机械产品,对于大型机械装备也能应用。     

基于Bayesian方法的服役钢筋混凝土结构的随机时变抗力

分析了服役钢筋混凝土结构可靠性计算中的抗力随机时变性及其影响因子,研究了基于检测值的服役结构抗力影响因子概率特性的Bayesian方法.具体提出了基于检测值的服役钢筋混凝土结构抗力的多因子随机时变模型,分析了其中材料性能、结构尺寸的时变性,并给出了一个分析例题加以说明.该基于Bayesian方法的多因子抗力时变模型,可对服役钢筋混凝土结构的检测结果所反映出的使用历史信息进行后验检验,而且较为简便,能有效地解决服役钢筋混凝土结构可靠度分析中的抗力估计问题.     

Reliability estimation and remaining useful lifetime prediction for bearing based on proportional hazard model

As the central component of rotating machine,the performance reliability assessment and remaining useful lifetime prediction of bearing are of crucial importance in condition-based maintenance to reduce the maintenance cost and improve the reliability.A prognostic algorithm to assess the reliability and forecast the remaining useful lifetime(RUL) of bearings was proposed,consisting of three phases.Online vibration and temperature signals of bearings in normal state were measured during the manufacturing process and the most useful time-dependent features of vibration signals were extracted based on correlation analysis(feature selection step).Time series analysis based on neural network,as an identification model,was used to predict the features of bearing vibration signals at any horizons(feature prediction step).Furthermore,according to the features,degradation factor was defined.The proportional hazard model was generated to estimate the survival function and forecast the RUL of the bearing(RUL prediction step).The positive results show that the plausibility and effectiveness of the proposed approach can facilitate bearing reliability estimation and RUL prediction.     

基于环形抽样代理模型的结构可靠性分析方法

该文提出一种基于高效代理模型—Kriging模型的可靠性分析方法,通过欧式距离构造抽样区域,用于确定代理模型更新过程中样本点的选取范围,保证代理模型在更新过程中只对失效概率贡献大的区域选取样本点。算例分析表明该方法具有较高的精度和效率,不仅适用于性能函数为隐式的结构可靠性分析,而且通过改变环形抽样区域的带宽,同样适用于结构可靠性分析中的小概率失效问题,为结构可靠性分析提供了新途径。     

时变结构可靠度预测方法探讨

时变结构在剩余使用寿命内的可靠度预测,是以结构在检测时刻的状态和所处环境为基础,一般采用概率模型和离散手段两种方法.本文概述了离散抗力求服役期结构可靠度的方法;基于已有结构抗力衰减模型和剩余使用寿命期内可变荷载计算模型的既有成果,考虑结构抗力的时变特性,提出一种新的时变可靠度计算方法.实例表明:该方法计算简单,结果可信.     

基于机理与数据驱动的热连轧板凸度组合预测

针对传统热连轧出口板凸度预测方法存在的模型精度低、解释性差等缺陷,提出了一种将机理与数据驱动相结合的热连轧板凸度组合预测模型。通过热连轧板凸度机理预测模型得到热连轧板凸度基准值,将该基准值与实际值之间的偏差量作为机器学习模型的预测变量,再将偏差量预测值与基准值进行求和得出组合预测模型的板凸度预测值,并将该组合预测策略应用至多个神经网络进行方法验证。研究结果表明,提出的热连轧板凸度组合预测模型相较于传统预测模型具有更好的预测性能,其中有97%以上预测数据的绝对误差小于0.02 mm,82%以上预测数据的绝对误差小于0.01 mm,同时该组合预测方法具有较好的可行性与普适性,所提出的模型能够实现机理模型与数据驱动模型的优势互补,使得模型更加符合实际物理意义,该组合模型既缓解了神经网络预测结果由于过程黑箱导致解释性差、可信度低的问题,又弥补了机理模型预测结果偏离生产工况、无法实时修正的缺陷,对热连轧板带钢的板形控制以及热连轧产品质量的改善具有重要意义。     

Structural Reliability Analysis for Implicit Performance with Legendre Orthogonal Neural Network Method

In order to evaluate the failure probability of a complicated structure, the structural responses usually need to be estimated by some numerical analysis methods such as finite element method (FEM). The response surface method (RSM) can be used to reduce the computational effort required for reliability analysis when the performance functions are implicit. However, the conventional RSM is time-consuming or cumbersome if the number of random variables is large. This paper proposes a Legendre orthogonal neural network (LONN)-based RSM to estimate the structural reliability. In this method, the relationship between the random variables and structural responses is established by a LONN model. Then the LONN model is connected to a reliability analysis method, i.e. first-order reliability methods (FORM) to calculate the failure probability of the structure. Numerical examples show that the proposed approach is applicable to structural reliability analysis, as well as the structure with implicit performance functions.     

基于参数收敛的时变参数沉降预测模型

当时变参数沉降预测模型中的参数随时间不收敛时,模型对中长期沉降的预测精度不高,不能预测最终沉降.基于沉降预测模型参数的物理含义,分析模型参数随时间的变化规律,采用随时间收敛的函数来描述模型参数随时间的变化,建立相应的时变参数沉降预测模型.根据前期实测数据,采用最小二乘法对预测模型进行求解.通过引入遗忘因子来加大近期实测数据的权重,进一步提高模型的预测精度.实例分析表明,所提出的时变参数预测模型拟合精度高于现有的沉降预测模型,对全过程的实测沉降数据都具有很好的拟合精度,并对最终沉降做出合理的预测.     

齿轮齿条转向机构的时变可靠性分析

基于机构运动时变可靠性理论建立齿轮齿条转向机构运动精度可靠度的分析模型。在齿轮齿条式转向机构的运动学分析基础上,考虑机构构件的尺寸公差,建立包含机构结构误差和随机误差的误差函数,并推导机构运动误差的统计特征值的解析表达。应用首次穿越方法对转向机构运动误差过程的穿越率进行求解,以此获得转向机构的运动时变可靠度。文章最后给出了数值计算实例。     

基于随机过程理论的舰船结构时变可靠性分析

针对疲劳和腐蚀对舰船结构强度的影响,提出一种结构时变可靠性的评估方法.根据舰船在服役期间的载荷环境特点,采用断裂力学及一般腐蚀原理,研究了其在疲劳和腐蚀作用下总纵强度随时间的变化,基于随机过程理论,建立了船体梁截面模量的随机时变模型.然后应用上穿率分析,结合并联系统的可靠性分析方法对舰船结构的时变可靠性进行了计算和分析.该分析方法既能体现疲劳和腐蚀因素导致的船体梁可靠性的时间连续性,又避免了数值积分,因此简单可行.通过算例与年度瞬时可靠性进行比较,表明该方法能更精确地预测在役舰船的时变可靠度从而为服役舰船的可靠性、维修性、保障性决策提供参考.     

基于累积损伤的结构系统时变刚度可靠性分析

基于累计损伤的结构系统时变刚度可靠性分析,对设计寿命期内结构系统刚度可靠性指标的影响非常重要.根据疲劳载荷造成的累积损伤对材料极限应力的影响,结合材料强度与弹性模量之间的关系,给出了结构构件在基于累积损伤下剩余弹性模量的表达式,并导出了在外载作用下刚度失效时安全余量的具体表达式.采用改进的一次二阶矩方法求解可靠性指标,用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,然后用PNET法计算结构系统可靠性.数值算例表明,结构系统在设计寿命内虽然满足了系统疲劳可靠性的要求,但随着使用寿命的增加,结构系统刚度可靠性下降,当疲劳载荷循环次数大于一定值时,结构系统结构刚度可靠性不能满足设计要求.因此,该方法为设计人员综合考虑结构系统可靠性提供理论依据.