基于首次穿越PDF自适应估计的时变可靠性分析方法

作     者：俞水 吴晓 郭鹏 王志华 YU Shui;WU Xiao;GUO Peng;WANG Zhihua

作者机构：西南交通大学机械工程学院成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室成都610031 航空工业成都飞机工业(集团)有限公司成都610091 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年第60卷第5期

页      面：264-275页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：四川省自然科学基金(2022NSFSC0433) 中央高校基本科研业务费(2682022CX012)资助项目 

主　　题：时变可靠性 全寿命周期 首次穿越时间点 自适应代理模型 核密度函数 

摘      要：针对机械产品全寿命周期的时变可靠性问题,提出了自适应首次穿越点(First-crossing time point,FCTP)的概率分布模型,可获得寿命周期内可靠性的演化规律,为机械产品在全寿命周期内可靠性分析和设计提供了工具。对于传统时变可靠性首次穿越法中首次穿越率模型估计困难的问题,首先基于支持向量回归提出首次穿越时间点自适应代理模型;其次,采用拉丁化部分分层抽样(Latinized partially stratified sampling,LPSS)估计首次穿越时间点代理模型的四阶原点矩;再次,以距离代理模型一阶矩最近的点为中心,结合均匀分布构建自适应学习函数;然后,以相邻两次迭代的各阶矩最大误差为收敛条件,建立最优的首次穿越时间点的代理模型;最后,基于最优代理模型,利用核密度函数求解首次穿越点的概率密度函数(Probability density function,PDF),获得产品寿命周期内时变可靠性的演化趋势。通过三个算例验证了所提方法的有效性。