基于自助法的小样本Weibull分布可靠性分析

针对高可靠性长寿命机械产品在小样本定时截尾试验方案下的可靠性评估问题,提出了一种基于Weibull分布和小样本数据的可靠性评估新方法。首先根据自助法将定时截尾试验数据进行计算机模拟,通过自助再抽样原理产生再生样本达到扩大样本信息的目的,其次运用中值无偏矩估计法对每组再生样本进行计算,得到威布尔分布的参数值,进而可以得到产品的可靠度估计。通过Monte Carlo模拟结果表明,所提方法的评估结果误差较小,结果稳健。最后通过一个实例分析,证明了所提方法的正确性和对小样本的适用性。     

Weibull分布产品小样本定时截尾试验方案下的可靠性评估

针对Weibull分布产品小样本定时截尾试验方案下的可靠性评估问题,假设样本结构在截尾时间为使该样本结构出现概率最大的截尾时间区间内的任意一点时产生,应用Monte Carlo模拟方法,发现形状参数矩估计量中值与其真值之比值仅取决于样本结构,而不受分布母体影响,据此提出了中值无偏矩估计法,并给出了2～12样本量的中值无偏系数取值。以偏差和均方根误差为评价指标,通过数值模拟方法,对该方法和矩估计法进行比较后发现,在两项指标上,前者较后者均具有明显优势。通过试验验证了所提出方法的实用性、有效性和优越性。     

基于Weibull分布的小型气缸可靠性分析

在气动系统应用中,气缸作为最多的一种执行机构,其可靠性是实现整个系统安全、可靠的前提。以某小型高速气缸的常规寿命试验为基础,通过对气缸的失效机理分析,确定其失效模型。根据可靠性统计方法确定气缸寿命的具体分布形式。利用中位秩法对失效数据进行预处理,提出利用计算机实现可靠性特征参数的最小二乘估计的方法,并在此基础上建立了气缸可靠性分析模型。应用此模型可以得到气缸的可靠度分布,为气缸的可靠性定量分析提供了一种可行的方法。     

航空发动机主轴轴承可靠性评估方法

航空发动机主轴轴承的可靠性要求高,生产批量小且成本高。因此,航空发动机主轴轴承的试验只能做小子样、短时间的定时截尾试验。另外,由于轴承寿命潜力较大,在进行试验机试验时,往往轴承难以失效,由此提出了小样本数据的评估问题。     

小样本条件下轴承故障的DCGAN诊断方法

针对基于故障数据图像的诊断方法所需训练数据严重不足以及在小样本故障库条件下诊断准确率较低等问题,提出了一种基于深度卷积生成对抗网络（deep convolutional generative adversarial networks, 简称DCGAN）的扩充滚动轴承故障小样本库的方法,以丰富故障信息,在小样本故障库条件下提高故障诊断准确率。为了改善传统算法易产生的棋盘格效应,设计上采样卷积（up-sampling convolution, 简称USCONV）层,将传统DCGAN算法与双线性插值的上采样及卷积相结合,对故障数据小波变换图像进行训练学习,输出逼真的生成样本。该模型针对多种故障情况,在小样本故障库条件下能准确完善数据集,缓解过拟合等问题,提高了再诊断的准确性。实验结果表明,USCONV层对棋盘格问题有明显改善,小样本库扩充后诊断模型对包含多种故障情况的测试集识别率由91.67%提升至98.96%,证明了该方法的可行性和有效性。     

电子产品小样本可靠性评估与更新方法

首先建立子系统可靠度积商及线性组合的置信限公式,解决了一般复杂系统可靠度和可靠寿命置信限计算难题。然后针对大型电子产品难以进行大量可靠性试验的问题,提出一种电子产品小样本可靠性评估与更新方法,包括整机小样本可靠性评估方法和整机小样本可靠性更新方法。小样本可靠性评估方法能够根据电子产品子系统的试验结果给出整机可靠度和可靠寿命的置信限,而小样本可靠性更新方法则能够根据整机试验结果或外场实际使用数据,对其整机可靠度和可靠寿命的置信限进行更新。文中详细讨论了工程中常见的定时截尾试验和定数截尾试验的情况,给出了整机小样本可靠性评估和更新的公式。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,本文方法能够显著提高整机寿命预测和可靠性评估精度。     

Weibull定时截尾情形下的矩估计性能

通过MonteCarlo法研究矩估计量在小样本量定时截尾情形下,对Weibull分布参数的估计性能。矩估计无需迭代求解,计算简单,模拟计算结果表明,矩估计与极大似然估计精度相当。最后用某型陀螺电动机转子轴承寿命试验验证了矩估计的可靠性。     

机械产品小样本可靠性评估与更新方法

针对大型机械产品难以进行大量、长时间可靠性试验的问题,提出一种机械产品小样本可靠性评估与更新方法,该方法能够根据机械产品子系统的试验结果对其整机可靠性进行评估,也能够根据整机试验结果或外场实际使用数据,对其整机可靠性进行更新。文中详细讨论了工程中常见的寿命遵循对数正态分布或两参数Weibull分布的情况,给出了其整机小样本可靠性评估和更新的公式。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,本文方法能够节省大量试验,且显著提高整机可靠性评估精度。     

基于最小二乘支持向量机的小样本威布尔可靠性分析

在图估法的基础上,提出了基于最小二乘支持向量机的威布尔可靠性分析方法,在MATLAB平台上绘制了威布尔概率纸,通过程序化的方式分析估计威布尔概率参数;进行了可靠性寿命分析,并对比分析了基于最小二乘支持向量机、支持向量机和最小二乘法威布尔可靠性分析的效果。实例分析结果显示,在威布尔可靠性分析中,最小二乘支持向量机的拟合精度不仅优于传统的最小二乘法的拟合精度,而且优于支持向量机的拟合精度,表明该方法可以提高可靠性分析效率和精度,可作为威布尔可靠性分析的一种新方法,特别适用于小样本的情况。     

LSSVM算法下飞机IDG小样本数据可靠性分析

针对飞机整体驱动发电机（Integrated Drive Generator,IDG）可靠性要求高而故障数据较少的问题,提出小样本下基于LSSVM算法的飞机IDG可靠性分析方法。引入威布尔分布描述飞机IDG寿命分布可靠性模型;采用网格搜索法和交叉验证法对LSSVM回归模型进行参数寻优得到最优回归直线,结合图估计法得到威布尔分布的未知参数;与传统的最小二乘法所得结果进行对比分析。算例分析结果表明,新方法下飞机IDG可靠性分析精度较高,可更加客观地评价飞机IDG的可靠性;并根据该结果针对737-800飞机IDG部件提出相关维修建议。     

基于样本集聚原理的疲劳可靠性评估方法及其在零部件上的应用

针对随机载荷下的疲劳可靠性,为能实现用小样本量的或大分散性的寿命数据获得较精确的寿命评估结果,基于样本集聚原理,改进应力-寿命关系曲线的获得方法,介绍逐渐缩小区间搜索方法和考虑材料分散性和随机载荷下的疲劳可靠性模型。逐渐缩小区间搜索方法的核心思想是区间逼近,每次搜索循环后均会缩减最优值的范围,至满足设定容差的结果停止搜索,并拟合应力-寿命关系曲线。基于此关系曲线,由确定应力到随机应力,再到服役工况种类的随机性,逐步建立疲劳可靠性模型。应用提出方法评估一服役后铝合金构件的疲劳寿命。结果表明,逐渐缩小区间搜索方法可在短时间内获得高精度的P-S-N曲线,提出的疲劳可靠性模型贴近工程,传统疲劳可靠性模型的结果偏于保守。     

三参数威布尔分布模型在系统的可靠性评估中的应用

威布尔分布是目前可靠性领域内最流行的模型之一,在此,采用三参数威布尔分布模型建模,用相关系数法求得位置参数,通过最小二乘法求得形状参数和尺度参数,运用WQS软件拟合出最小二乘回归直线,得出相关的可靠性数据。并且通过对涡轮叶片可靠性分析的实例,验证了三参数威布尔模型比两参数模型拥有更高的精确度。     

基于Weibull分布的高速自润滑关节轴承可靠性分析

基于高速自润滑关节轴承寿命服从Weibull分布规律的特点,根据高速自润滑关节轴承磨损寿命试验的完全试验数据和不完全试验数据,采用联合平均秩次和最小二乘估计Weibull分布模型参数的方法,有效提高了参数的精度,得到了高速自润滑关节轴承磨损寿命的分布函数、分布密度函数、可靠度函数和失效率函数,实现了高速自润滑关节轴承的可靠性分析。     

小样本加速寿命试验设计与评估方法

针对工程上加速寿命试验仍然存在时间长、试样多的问题,提出一种小样本加速寿命试验设计与评估方法。该方法只需在两个加速应力水平下进行加速寿命试验,即可对产品在正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命进行评估。文中首先利用工程上常用的线性加速模型（如阿伦尼斯模型、逆幂律模型和指数模型等）建立了正常使用应力水平下可靠寿命的单侧置信下限与两个加速应力水平下的可靠寿命置信限之间的数学关系式,给出了正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限评估方法。然后分别对指数分布、两参数Weibull分布和对数正态分布的定数截尾加速寿命试验情况进行了详细讨论,给出了相应的正常使用应力水平下高置信度、高可靠度的可靠寿命单侧置信下限计算公式。该方法计算简单,而且对完全数据、不完全数据以及各种分布均适用。大量工程算例和Monte Carlo模拟验证表明,与需要在多个加速应力水平下进行寿命试验的传统方法相比,本文方法不但可以节省大量试样和试验时间,而且理论上更加严谨,精度更高。     

不完全Gamma分布下弹簧触指的可靠性寿命评估

针对高压断路器固封极柱内滑动联接用弹簧触指在极小样本无失效情况下的可靠性试验评估问题,采用不完全Gamma分布作为弹簧触指失效率的先验分布,基于多层Bayes可靠性评估方法建立概率模型,根据最小二乘法求出二参数Weibull分布中的待定参数,得到弹簧触指可靠性数学模型。研究结果验证了不完全Gamma分布作为失效率先验分布运用到多层Bayes方法可靠性评估中的合理性,为弹簧触指的可靠性评估提供了一定的理论指导。     

航空轴承可靠性试验样本数及试验时间设计

为节约试验成本,航空轴承可靠性试验通常采用小样本定时截尾试验的方式,样本数和试验时间是影响试验结果可靠性的关键因素。根据韦布尔分布基本原理,对样本数、试验时间与可靠度指标、给定寿命、置信度、错判概率等因素的相关性进行了推演,提出了一种考虑置信度和错判概率的航空轴承无失效数据定时截尾试验设计方法,并结合实例进行了验证。     

定时截尾数据最佳线性无偏估计方法

提出定时截尾数据最佳线性无偏估计方法.针对工程中常见的位置-尺度分布族,给出定时截尾情况下分布参数的最佳线性无偏点估计公式及其协方差矩阵,得到分布参数的置信区间、百分位值和百分率的点估计及其置信上、下限.详细讨论Weibull分布和对数正态分布定时截尾数据的最佳线性无偏估计问题.与目前工程中常用的极大似然估计(maximum likelihood estimation,MLE)方法相比,文中方法所得估计量不但在大样本而且在小样本情况下也具有最佳无偏性质,且计算简单、精度高,便于工程应用.     

估计疲劳寿命三参数P-S-N曲线的新方法

由于不同应力水平下对数疲劳寿命的方差不等,因而不同应力水平下的对数疲劳数据不满足最小二乘估计的Gauss-Markov假设条件,此时采用常规最小二乘法估计的三参数P-S-N曲线不是统计意义下的最佳线性无偏估计,而加权最小二乘法则可以给出异方差条件下的最佳线性无偏估计.为此基于加权最小二乘和Bootstrap方法提出一种疲劳寿命三参数P-S-N曲线估计方法,在所提方法中,Bootstrap方法被用来确定不同应力水平下疲劳试验寿命数据的协方差矩阵对角线元素,避免迭代确定加权最小二乘法中的权矩阵.对三种材料的四组疲劳试验寿命数据进行分析的结果表明,所提方法具有工程实用性,传统最小二乘法由于忽略了Gauss-Markov假设条件可能得到偏危险的结果,而由于所提方法得到的是最佳线性无偏估计,因而在子样容量增大时将趋于估计的真值,并且参数估计的方差将是最小的.     

齿轮疲劳特性小样本试验统计分析方法

利用STRONl603型电磁谐振疲劳试验机,采用双齿脉动加载法,对38Si Mn Mo调质齿轮试件进行了弯曲疲劳试验,在短寿命区采用4级恒定应力水平成组试验法,在长寿命区采用应力升降法,获得了齿轮弯曲疲劳寿命。对试验数据采用Monte-Carlo模拟法估计分位秩,再利用回归法得到了不同应力水平下的三参数威布尔分布参数及应力-寿命曲线,这套方法将为齿轮的弯曲疲劳试验数据的整理提供真实可靠的基础。