单元为不同分布的串并联系统可靠度Bayes置信限

依靠寿命试验对整机进行可靠性评定受到多种制约,单元为不同分布的复杂系统可靠性综合一直是可靠性工程中的难点问题.根据可靠度一阶矩与二阶矩符合相等原则,基于工程背景,研究了无信息先验下求解含并联冗余的串并联系统可靠度Bayes置信限的方法.在已知单元寿命分布及试验信息的基础上,基于Bayes方法,分别用Beta分布和LΓ分布拟合各单元可靠度的验后密度,计算各单元及并联冗余子系统可靠度一阶矩和二阶矩.利用并联系统可靠性模型,将并联冗余子系统等效为二项或指数单元,使系统简化成一般串联系统.再根据串联系统可靠度一阶矩和二阶矩折算出系统试验信息,相当于替代了整机可靠性试验,并据此求解系统可靠度的二项近似与指数近似2种Bayes置信限.该方法在实际工程中具有明显的应用前景,以某型自动平衡记录仪为例,验证了其有效性和实用性.     

考虑共因失效的多态系统可靠性优化

建立了考虑共因失效的多态系统可靠性优化模型,并对优化模型进行了求解。针对市场上可供选择单元的性能、可靠度和费用参数,建立了以系统费用最少为目标,以系统可靠度为约束条件的优化模型。利用通用生成函数法分析了考虑共因失效的多态系统可靠度计算问题,利用遗传算法分析了优化模型的求解问题,并且对比了不考虑共因失效时和考虑共因失效时所得到的优化结果。结果表明,在分析发生共因失效的多态系统可靠性冗余配置优化问题时,应更加注重所选择单元的可靠度而不仅仅是单元的冗余数量。     

表决系统的应力——强度可靠度分析

一、前言为了减少系统(或称设备)失效的概率,人们往往把系统中的元件布置成如图1所示的并联冗余系统。其中 A、B 是两个相同的元件.只要元件 A 或 B 正常工作,系统就能完成规定的功能。B.S.Dhillon 等人在“冗余系统的应力强度可靠度分析”图1 并联冗余系统 (Stress Strength Reliability Analysis of A Redundant System)一文中解决了 n 个相同元件的并联冗余系统的应力—强度可靠度分析问题。具体地说,即 n 个相同元件中只要有一个元件正常工作,则系统就能完成规定的功能。其中应力及强度的概率分布是就     

冗余系统共因失效动态贝叶斯网络建模

针对传统可靠性分析方法难以描述冗余系统共因失效的问题,从两个角度提出了基于动态贝叶斯网络的共因失效建模方法:将冗余系统单一元件失效过程分解为独立失效过程和共因失效过程,构建了基于失效过程的共因失效分析模型;将冗余系统作为基本事件,根据状态转移关系构建了多元件失效动态贝叶斯网络模型。以某控制单元为例,以元件独立失效率、共因失效率和维修率为输入,引入不完全故障覆盖因素,确定了冗余系统在无维修和有维修条件下可靠度随时间的变化趋势。仿真结果表明,两个模型的可靠度曲线具有相同的变化趋势,模型2可以作为模型1的近似估计。为了降低或者消除共因失效事件的发生,设计了不同的加速寿命试验方案,试验结果表明,增加冗余元件之间的差异性是个可行的办法。     

系统共因失效分析及其概率预测的离散化建模方法

通过系统层的载荷-强度干涉分析,展示了零件可靠度(或失效概率)的属性、精细结构及其与载荷／强度分布特性之间的关系,分析了传统的零件可靠性干涉分析过程中发生的系统可靠性信息损失问题以及无法通过传统的零件可靠度参数构建一般系统(具有失效相关性的非独立失效系统)可靠性模型的原因。从数学原理方面探讨了载荷-强度作用机制和冗余系统存在“共因失效”这种失效相关性的原因和建立冗余系统共因失效概率模型的方法。最后,建立了能根据系统的有限失效数据预测系统任意阶失效概率的离散化的系统失效概率模型。     

可靠性在设备维修中的应用

系统可靠度的研究为化工企业系统检修周期的确定提供了可靠的依据,从而可以实现故障的预防维修,使维修工作更加合理化。 一、非工作储备并联顶替系统的可靠度 化工企业为实现连续性生产,储备系统已在化工生产中得到广泛应用。我厂脱碳大、小泵组成的系统就是由两套非工作储备并联顶替系统组成的并联系统。所谓非工作储备并联顶替系统,就是当系统中一个单元发生故障时,系统中另一个单元或分系统就能接上来,其系统框图如图1所示。     

风电机组变桨减速器的纯灭模型可靠度分析

为分析出各单元在其他某些单元或分系统失效情况下的可靠度,并建立精确的可靠度模型。应用应力-强度分布干涉理论,并基于马尔可夫链和纯灭模型对行星传动中各重要零件单元的可靠度计算进行了分析,再建立行星轮系统的可靠度模型,推导了系统可靠度计算公式,得出风电机组变桨减速器的纯灭模型可靠度计算结果。实例计算分析表明:运用纯灭模型得到的可靠度,比传统方法更接近实际情况,并能从失效概率直观分析薄弱环节零件及其原因。     

复杂机械系统可靠度分配方法研究

建立了多状态多失效模式混合决策理论,实现了多状态多失效模式机械系统可靠度分配。首先,建立混合图,刻画了单元同一等级不同模式失效的混合关系;建立混合算子,确定单元多状态多失效模式可靠度分配决策。然后,建立串联系统可靠度决策模型,把系统可靠度分配给系统各状态。该模型比传统只考虑故障、完好两状态的系统可靠度分配方法更符合工程实际情况,考虑部件的完好、故障隐患、功能退化和完全失效等多种状态,能有效避免忽略故障隐患、功能退化两种状态的危害性。最后,通过受电弓系统多状态多失效模式可靠度分配的算例,验证该理论方法的可行性、有效性。     

不可修复两类冗余混联系统的可靠度分析

一、前言在诸单元不可修复的条件下存在两类冗余混联系统:附加单元系统(零件冗余)和附加通路系统(系统冗余)。这两类系统在独立单元——对应相同、整体功能也相同的情况下,可靠度却不相等、茆氏在m=2、所有单元的可靠度都相同的严格限制条件下,证明了R_u(t)>R_c(t)。应该承认,茆氏在证明过程中所引人的限制条件对于某些特殊的系统是适合的,但就一般的系统设计来说,不仅各组单元之间由于功能、结构的差异导致可靠度互不相同,而且同组单元之间也常常由于人们对后备冗余单元功能的期     

某雷达天线阵面T/R 组件的共因失效模型

在计算一些大型复杂系统可靠度时,传统的可靠性模型往往默认系统中的各部件、组件是相互独立的,忽略了系统的相关性,导致对可靠性进行定性分析和定量计算时,产生了较大的误差。文中基于雷达天线阵面T/R组件的可靠性模型,充分考虑了系统中组件的相关性,引入了共因失效的概念;并以并联系统为基础,分析计算了并联系统在独立失效和共因失效两种状态下的系统可靠度。借助Mat-lab软件,建立了某雷达天线阵面T/R组件共因失效模型,并分别在独立失效与共因失效条件下,对天线阵面T/R组件的可靠性模型做出仿真,仿真结果表明,相对于传统模型,本文建立的共因失效模型与实际情况更吻合。     

考虑共因失效的系统可靠性模型

不考虑共因失效的影响,求出系统的可靠度表达式,然后将该表达式转化成包含共因信息的可靠度表达式。在模型推导的过程中,直接从系统的失效过程入手,假定构成系统的各元件在独立失效情况下其寿命具有相同的概率分布,构成系统的元件存在多种失效过程,各失效过程相互独立,并服从泊松分布,从系统中某一指定元件的可靠度推广到某指定m个元件均完好的概率。算例解释了该理论模型的使用过程,并将典型系统--串联、并联以及串并联系统的计算结果与不考虑共因失效时系统的可靠度相比较。结果表明,模型的计算结果与传统的定性分析结果相吻合,证明了该理论模型的正确性。     

共因失效系统动态可靠性模型

考虑共因失效相关性,在系统层运用应力-强度干涉模型建立了共因失效系统可靠性模型。在研究系统可靠性模型的基础上,建立了系统强度的累积分布函数和概率密度函数。采用泊松随机过程来描述载荷的作用过程,运用概率微分方程和全概率公式建立了强度随时间退化时的串联系统、并联系统以及k/n系统动态可靠性模型。以强度退化服从指数退化规律为例,研究了串联系统、并联系统以及k/n系统的可靠度和失效率随时间的变化规律。研究表明:系统的可靠度随时间逐渐降低,k/n系统的可靠度介于串联系统和并联系统之间;系统的失效率具有“浴盆”曲线的特征。     

递进式润滑系统可靠性设计

依据可靠性分析原理,建立递进式润滑系统单元可靠度数学模型,通过单元可靠度计算,得出润滑系统各组成单元可靠度,对润滑单元可靠度调整方式、制造工艺难度、材料表面强化、表面质量要求等方面进行分析。结果表明：递进式润滑系统不同润滑单元可靠度要求不同;在递进式润滑系统设计时,通过合理分配润滑单元数量,合理提高低可靠度单元组成元件的材料性能和表面粗糙度要求,合理选用表面强化方法,可以提高低可靠度单元组成元件的抗失效能力,满足系统运行可靠性要求。     

递进式润滑系统的可靠性设计

依据可靠性分析原理,建立递进式润滑系统单元可靠度数学模型,通过单元可靠度计算,得出润滑系统各组成单元可靠度,对润滑单元可靠度调整方式、制造工艺难度、材料表面强化、表面质量要求等方面进行分析。结果表明:递进式润滑系统不同润滑单元可靠度要求不同;在递进式润滑系统设计时,通过合理分配润滑单元数量,合理提高低可靠度单元组成元件的材料性能和表面粗糙度要求,合理选用表面强化方法,可以提高低可靠度单元组成元件的抗失效能力,满足系统运行可靠性要求。     

零件失效相关表决系统Copula可靠性模型

零部件失效相关是降低冗余系统可靠性的重要原因.从分解零部件失效相关结构和寿命边缘分布的角度,综合考虑了k/n(G)表决系统中导致失效相关的两类因素:共因失效和从属失效.运用Copula函数的相关性理论,建立了零部件失效相关的k/n(G)系统可靠度计算模型.因为无需确定零部件寿命向量的联合密度函数,且用低重差分运算替代了多重积分运算,反映了模型的简捷性和实用性.通过系统可靠度随零部件数目的变化曲线,验证了Copula可靠度理论的合理性;给出了模型中相关程度参数估计的两种统计方法.最后,算例说明了模型的有效性.     

考虑载荷动态分配机制的多状态系统可靠性建模及优化

多状态是现代制造装备和复杂工程系统的典型特征。由于多状态系统可靠性理论能反映系统服役阶段状态的复杂衰退规律,近年来受到了广泛的关注和深入的研究。然而,现有的大部分关于多状态系统可靠性理论的研究均假设系统中单元之间的失效规律是相互独立的。但在实际工程中,多种因素所造成的系统单元间失效规律的相关性问题不可避免,故考虑多状态系统中单元载荷的动态变化对单元失效规律的影响,利用马尔科夫模型对存在载荷动态分配机制的多状态系统进行可靠性建模和可靠度计算,分析系统的组成结构和单元的载荷动态分配策略对系统可靠度的影响规律,并在此基础上提出两层遗传算法对多状态系统的结构和载荷分配策略进行联合优化。     

失效相关系统动态可靠性建模与失效率研究

建立了随机载荷作用下的失效相关串联系统、并联系统和k／n系统动态可靠性模型,并研究了系统可靠度和失效率随时间的变化规律。在系统层运用载荷一强度干涉模型建立了失效相关系统可靠性模型;在分析系统可靠性模型的基础上,建立了系统强度的累积分布函数和概率密度函数。运用顺序统计量理论建立了载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数,进而建立了强度不退化时载荷多次作用下的系统可靠性模型以及系统动态可靠性模型。运用概率微分方程建立了强度退化时的系统动态可靠性模型。研究了串联系统、并联系统和k／n系统可靠度和失效率随时间变化的规律。研究表明：系统与零件具有相似的特征;系统的可靠度随时间逐渐降低,k／n系统的可靠度介于串联系统和并联系统之间;强度不退化时,系统的失效率随时间逐渐减小;强度退化时,系统的失效率具有“浴盆”曲线的全部特征。     

基于遗传算法的复杂系统可靠性冗余优化研究

由于复杂系统可靠度函数常具有非线性的特点，因此如何确定复杂系统各单元冗余数，既满足设计可靠度要求、又使系统成本最小是冗余优化问题中的一个难点。文中针对复杂系统的特点，提出一种基于遗传算法的多目标可靠性冗余优化方法。同时，将其和现有的可靠性冗余优化方法进行了比较分析，结果表明该方法具有全局最优和更强的适应性与求解能力。     

复杂机械系统的可靠度及其置信区间估计

利用系统单元的可靠度及其方差估计,提出了一种计算复杂机械系统的可靠度及其置信区间近似值的新方法。该法因无需对单元的可靠度或失效时间作任何假设,使用限制少、应用范围广,特别适合零件可靠性数据十分缺乏的系统设计的最初阶段。     

5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床弹性动力学分析

结合有限元法和子结构法建立了5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床的弹性动力学模型。首先,将系统划分为不同的子结构,根据空间柔性梁理论求出单元动力学方程,根据关节特点将各个梁单元组装成各个驱动分支;根据分支与动平台的运动学/动力学约束,将各个分支进行装配,从而得到系统动力学方程。以5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床作为算例,求出其动平台中心的动态响应特性。通过比较5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床及5-UPS/PRPU非冗余驱动并联机床动平台的动态响应,可以得到结论：冗余驱动可以明显改善该机床弹性动力学特性,从而减小因弹性变形引起的误差。研究结果为结构设计人员进行结构设计及优化提供可靠的依据。