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基于性能退化和通用发生函数的在轨空间机构系统多状态可靠性分析

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机械工程学报 2017年第11期53卷 20-28页

作者：阚琳洁张建国王丕东王茜北京航空航天大学可靠性与环境工程技术重点实验室北京100191 北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191

在轨空间机构在服役期间,其性能参数往往会因为耗损性机理(如磨损)发生退化,是具有多性能参数输出的多状态系统。因此,基于"两态性"假设的传统可靠性分析方法并不能准确的分析在轨空间机构的多状态可靠性。针对此问题,提出了性能退化和... 详细信息

在轨空间机构在服役期间,其性能参数往往会因为耗损性机理(如磨损)发生退化,是具有多性能参数输出的多状态系统。因此,基于"两态性"假设的传统可靠性分析方法并不能准确的分析在轨空间机构的多状态可靠性。针对此问题,提出了性能退化和通用生成函数(Universal generating function,UGF)相结合的系统多状态可靠性分析方法。建立了性能参数分布矢量模型,在此基础上利用UGF建立了多性能参数退化下的在轨空间机构系统多状态可靠性模型。分别给出了已知退化机理模型和未知退化机理模型两种情况下的状态概率计算方法,并提出了多性能参数退化下的系统可靠度分析方法。结合双轴驱动机构系统的实例分析,验证了所提方法的有效性,具有工程应用的指导意义。

关键词：在轨空间机构多状态系统性能退化可靠性分析通用生成函数随机过程

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基于广义退化的机械结构模糊时变可靠性分析

北京航空航天大学学报 2016年第8期42卷 1731-1738页

作者：孙瑄张建国王丕东彭文胜北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100083 北京航空航天大学可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室北京100083

航天在轨机械产品样本量少的特点导致其相关参数和动态退化失效判据具有模糊性,而现有的模糊可靠性模型一般针对静态问题进行分析,并不能描述机械产品可靠性的时变、模糊问题。本文基于广义应力强度干涉模型,同时考虑变量和失效判据的... 详细信息

航天在轨机械产品样本量少的特点导致其相关参数和动态退化失效判据具有模糊性,而现有的模糊可靠性模型一般针对静态问题进行分析,并不能描述机械产品可靠性的时变、模糊问题。本文基于广义应力强度干涉模型,同时考虑变量和失效判据的模糊性,提出了模糊时变可靠性建模及分析方法。该方法首先将模糊判据转化为极限状态方程中的随机变量;然后利用模糊论中的截集法处理模糊随机变量,建立机械产品的模糊时变可靠性模型;之后基于PHI2方法(一种基于上穿方法的结构时变可靠性分析方法)提出了求解模糊时变可靠度的新方法(FPHI2);最后结合数值算例和工程案例验证了该方法的可行性。

关键词：模糊退化时变可靠度截集 PHI2

基于时变区间和穿阈模型的机械时变可靠性分析方法

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机械工程学报 2017年第11期53卷 1-9页

作者：王丕东张建国阚琳洁杨乐昌北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 北京航空航天大学可靠性与环境工程技术重点实验室北京100191

现有机械时变可靠性模型主要以概率论为基础,依赖于基本随机变量的大样本空间,当没有足够的数据来验证这些随机变量的概率密度正确性时,分析结果的准确性和置信度值得怀疑,概率可靠性方法存在局限性。在航天机构中,由于成本高,在复杂服... 详细信息

现有机械时变可靠性模型主要以概率论为基础,依赖于基本随机变量的大样本空间,当没有足够的数据来验证这些随机变量的概率密度正确性时,分析结果的准确性和置信度值得怀疑,概率可靠性方法存在局限性。在航天机构中,由于成本高,在复杂服役环境中可观测性差、检测难,积累信息难、统计类信息往往难以获得,主要存在区间类信息,为保证分析结果更加精确,考虑时变区间变量,研究并提出非概率时变可靠性分析方法:将时变区间转化为服从截断正态分布的随机过程,求出在时变区间内的上穿率,针对正态截断分布变量,利用改进的非概率PHI方法,求得累积失效概率。解决区间变量随时间变化下的非概率时变可靠性问题。利用算例和工程实例验证本方法的准确性和可行性。

关键词：时变区间穿阈模型改进的非概率PHI方法截断正态分布

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基于脉冲暂态混沌神经网络的可靠度分析方法

航空学报 2014年第2期35卷 469-477页

作者：王丕东张建国马志毅孙京高鹏北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 北京航空航天大学可靠性与环境工程技术重点实验室北京100191 北京卫星制造厂北京100094

工程中计算结构可靠度系数β可以看做一个优化问题。考虑极限状态函数的非线性程度很高且存在非凸失效域时,传统的求解非线性优化方法,如序列二次规划(SQP)法、罚函数法和梯度投影法等都有其使用范围和局限性,无法解决局部极小解问题。... 详细信息

工程中计算结构可靠度系数β可以看做一个优化问题。考虑极限状态函数的非线性程度很高且存在非凸失效域时,传统的求解非线性优化方法,如序列二次规划(SQP)法、罚函数法和梯度投影法等都有其使用范围和局限性,无法解决局部极小解问题。如何避免局部极小解问题并且兼顾计算精度和效率目前仍很难处理。提出一种新的可靠度计算方法:将求解转化为带有约束条件的非线性规划问题,利用罚函数法转化成无约束条件的非线性规划问题,引入脉冲暂态混沌神经网络(PTCNN)模型快速有效地进行全局寻优,从而解决具有局部极小解的约束非线性规划问题。最后采用不同类型的非线性极限状态函数算例进行算法验证,验证该方法在处理高维、高非线性、不可微、非凸失效域问题时具有可行性、高效性。

关键词：脉冲暂态混沌神经网络非线性规划高非线性非凸失效域可靠度系数

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混合不确定信息航天机构可靠性综合分析方法

宇航学报 2015年第5期36卷 596-604页

作者：彭文胜张建国王丕东闫军伟北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 北京航空航天大学可靠性与环境工程技术重点实验室北京100191

为更加准确全面描述和分析航天机构的概率、非概率和模糊信息混杂模型的可靠性,提出非概率-模糊-概率信息统一的可靠性模型。在凸集非概率的基础上,结合模糊随机类信息,同时考虑机构系统的响应域落在失效域和不落在失效域两种情况下的... 详细信息

为更加准确全面描述和分析航天机构的概率、非概率和模糊信息混杂模型的可靠性,提出非概率-模糊-概率信息统一的可靠性模型。在凸集非概率的基础上,结合模糊随机类信息,同时考虑机构系统的响应域落在失效域和不落在失效域两种情况下的可靠性度量。统一的可靠性模型运用基于凸集非概率模型、模糊割集方法和概率可靠度方法对非概率和模糊概率信息相容处理,然后对这两种情况分别进行可靠性分析。当系统的响应域落在失效域时,将统一模型中的区间信息用基于区间均匀分布的二阶拟合可靠性分析方法(SORM)进行分析,用蒙特卡罗仿真抽样方法计算统一模型的可靠度量化值。当系统的响应域不落在失效域时,将统一模型归一到凸集模型中,用凸集模型融合模糊和概率信息,并用HL-RF求解非概率可靠性指标。最后文章通过数值案例和某卫星天线双轴驱动机构的工程案例对提出的方法进行验证。

关键词：混合模型凸集可靠性模糊割集综合评价蒙特卡罗仿真