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基于分层抽样法的可靠性灵敏度分析

计算力学学报 2012年第6期29卷 841-846页

作者：张峰唐樟春刘永寿岳珠峰西北工业大学工程力学系飞行器可靠性工程研究所西安710129

提出基于分层抽样的可靠性灵敏度分析方法。该方法将变量空间分割成多个互斥子空间,根据子空间对可靠性灵敏度估计值贡献率的大小来分配子空间的抽取的样本量,这种抽样策略使得更多的样本来源于失效域,从而达到降低估计方差、提高了收... 详细信息

提出基于分层抽样的可靠性灵敏度分析方法。该方法将变量空间分割成多个互斥子空间,根据子空间对可靠性灵敏度估计值贡献率的大小来分配子空间的抽取的样本量,这种抽样策略使得更多的样本来源于失效域,从而达到降低估计方差、提高了收敛速度的目的。本文还推导了基于分层抽样法的可靠性灵敏度估计值的方差和变异系数。三个算例显示出分层抽样在单模式、多模式并联、多模式串联结构可靠性灵敏度分析上的可行性和优越性。

关键词：可靠性可靠性灵敏度分层抽样法 Monte Carlo法失效概率

模糊分布参数情况下可靠性模型及其矩估计方法

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工程力学 2010年第12期27卷 96-101页

作者：吕媛波吕震宙唐樟春西北工业大学航空学院西安710072

针对工程实际中由于信息量不足而难以准确确定基本随机变量分布参数的情况,采用模糊数来描述分布参数,建立了模糊分布参数情况下的可靠性特征值分析模型,并研究了模型的求解方法。首先采用通用数字模拟法对模型进行了求解,该方法的优点... 详细信息

针对工程实际中由于信息量不足而难以准确确定基本随机变量分布参数的情况,采用模糊数来描述分布参数,建立了模糊分布参数情况下的可靠性特征值分析模型,并研究了模型的求解方法。首先采用通用数字模拟法对模型进行了求解,该方法的优点是概念简单易于实现,并且其结果随模拟样本的增加而收敛于真值,但该方法的效率很低。为提高模型求解的效率,基于已有的三点估计建立了模型求解的单重和双重矩估计方法。在给出了所建模型求解方法的实现过程后,通过数值算例、工程算例来说明模型的合理性以及所提求解方法的精度和效率。相对于通用数字模拟方法来说,单重矩方法和双重矩方法具有较高的效率,而且矩方法比较简单,计算过程中不需要迭代和求导,可以方便的应用于分布参数为模糊数时的可靠性模型的求解。

关键词：可靠性失效概率矩方法分布参数模糊数三点估计

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随机变量概率信息不充分时的可靠性新模型

工程力学 2011年第4期28卷 18-22页

作者：唐樟春吕震宙吕媛波西北工业大学航空学院西安710072

针对随机变量具有一定的数据积累而又不足以确定概率分布的情况,提出了一种新的可靠性模型。对于具有m个试验样本数据的基本随机变量,给定一映射变量的(m+1)个样本数据以形成m个子区间,使得每个子区间只包含1个基本随机变量的样本数据,... 详细信息

针对随机变量具有一定的数据积累而又不足以确定概率分布的情况,提出了一种新的可靠性模型。对于具有m个试验样本数据的基本随机变量,给定一映射变量的(m+1)个样本数据以形成m个子区间,使得每个子区间只包含1个基本随机变量的样本数据,从而可以确定每个子区间的基本可信度分配BPA。用证据合成的Dempster法则对具有n个基本随机变量基本可信度分配BPA进行合成,而后求得结构失效F的信任测度函数Bel(F)和似真测度函数PI(F),进一步可用Bel(F)和PI(F)作为失效概率的上下边界来对失效概率进行近似估计。算例表明,所提模型可以充分地利用样本信息,从而可以合理地度量结构的安全程度。

关键词：可靠性失效概率证据理论证据合成信任测度函数似真测度函数

同时考虑状态和变量模糊性的可靠性灵敏度分析方法

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西北工业大学学报 2010年第3期28卷 464-469页

作者：唐樟春吕震宙赵新攀西北工业大学航空学院陕西西安710072

文章同时考虑状态和变量的模糊性,提出了模糊随机可靠性灵敏度分析的通用数字方法,推导了模糊随机可靠性灵敏度数字模拟解的方差和变异系数。当模糊变量隶属函数为正态型时,可将模糊随机可靠性灵敏度转化为随机可靠性灵敏度。针对工程... 详细信息

文章同时考虑状态和变量的模糊性,提出了模糊随机可靠性灵敏度分析的通用数字方法,推导了模糊随机可靠性灵敏度数字模拟解的方差和变异系数。当模糊变量隶属函数为正态型时,可将模糊随机可靠性灵敏度转化为随机可靠性灵敏度。针对工程中常见的对称三角型隶属函数,基于尾部拟合误差平方和最小的原则,提出一种模糊变量隶属函数近似等价正态化的最小二乘方法。计算结果表明:最小二乘法近似精度较高,是一种工程可选方法。同时发现,状态模糊性对失效概率及可靠性灵敏度结果都有较大影响,忽略客观存在的状态模糊性,有可能得到偏危险的评估结果。

关键词：可靠性隶属函数状态模糊性模糊随机灵敏度

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一种桁架结构全局拓扑优化方法

中国科学：技术科学 2011年第10期41卷 1315-1321页

作者：王奇吕震宙唐樟春西北工业大学航空学院西安710072

对于应力约束下的桁架拓扑优化存在的奇异最优解问题,结合子集模拟分层技术提出一种可以有效求得奇异最优解的新桁架结构全局拓扑优化方法.通过样本点的合理性判断和Metropolis-Hasting准则,确保了拓扑解的合理性和全局性.算例表明本文... 详细信息

对于应力约束下的桁架拓扑优化存在的奇异最优解问题,结合子集模拟分层技术提出一种可以有效求得奇异最优解的新桁架结构全局拓扑优化方法.通过样本点的合理性判断和Metropolis-Hasting准则,确保了拓扑解的合理性和全局性.算例表明本文提出的方法在处理奇异最优解问题时,可以快速把搜索区域降到退化的低维可行子区域内并以足够的精度收敛于全局最优解.

关键词：拓扑优化桁架子集模拟奇异最优解全局优化

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一种与样本信息合理匹配的可靠性模型

宇航学报 2010年第3期31卷 895-901页

作者：唐樟春吕震宙吕媛波西北工业大学航空学院西安710072

针对随机变量具有一定的积累而又不足以确定概率分布的情况,提出了一种新的基于分段均匀描述的可靠性模型。该模型在积累数据构成的各个子区间上,采用区间不确定性情况下的非概率模型求得相应的非概率可靠性指标,并依据每个子区间内均... 详细信息

针对随机变量具有一定的积累而又不足以确定概率分布的情况,提出了一种新的基于分段均匀描述的可靠性模型。该模型在积累数据构成的各个子区间上,采用区间不确定性情况下的非概率模型求得相应的非概率可靠性指标,并依据每个子区间内均匀分布假设下非概率可靠性指标与概率可靠度的关系,求得每个子区间内无频率信息情况下基于均匀分布描述变量不确定性时的概率可靠度。由于每个子区间在所积累的数据中出现的可能性相等,因此可将每个子区间内的概率可靠度进行平均来得到结构的可靠度。与非概率可靠性模型只利用了积累数据的最大值和最小值情况相比,此方法可以充分利用积累数据中包含的不确定性信息,避免了非概率模型描述时过于保守的结果。与概率模型相比,本文方法利用积累数据自然形成的子区间上的均匀分布描述,避免了关于分布的强假设以及分布参数估计在小样本情况下的较大误差。算例表明,所提模型是一种介于概率与非概率可靠性模型之间的合理方法,它可以与样本信息较好地匹配,从而合理地度量结构的安全程度。

关键词：分段均匀描述非概率模型非概率可靠性指标概率可靠度

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基于通用生成函数的系统寿命可靠性分析

航空学报 2013年第11期34卷 2550-2556页

作者：任博吕震宙李贵杰唐樟春西北工业大学航空学院陕西西安710072

提出一种基于通用生成μ函数的液压系统可靠性分析新方法,并对某液压系统可靠性进行分析,为改进系统提供依据。首先从系统失效数据出发,将部件工作状态分类,根据失效数据得到部件处于各状态的概率,建立部件的μ函数模型,描述部件性能的... 详细信息

提出一种基于通用生成μ函数的液压系统可靠性分析新方法,并对某液压系统可靠性进行分析,为改进系统提供依据。首先从系统失效数据出发,将部件工作状态分类,根据失效数据得到部件处于各状态的概率,建立部件的μ函数模型,描述部件性能的不确定性。然后依据系统的结构功能逻辑关系,借助μ函数特性和逻辑算子,得到系统μ函数。最后基于所提μ函数的系统可靠性指标,完成系统可靠性分析。与传统Monte Carlo(MC)方法相比,所提方法直接从失效数据出发,确定部件状态并构造反应其不确定性性能分布的μ函数,通过μ函数将部件不确定性传递到系统,并基于系统μ函数直接进行可靠性分析,避免了传统MC方法拟合部件级不确定性概率分布的误差。以某液压系统为例验证所提方法的正确性和高效性。

关键词： μ函数液压系统 Z变化可靠性分析 Monte Carlo方法

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运动机构双重随机可靠性模型及其求解方法

南京航空航天大学学报 2013年第4期45卷 521-525页

作者：张峰任昊唐樟春南华西北工业大学力学与土木建筑学院西安710129

研究运动机构输入参数的双重随机特性,并针对机构运动精度失效模式,基于应力-强度干涉理论,建立运动机构双重随机可靠性模型和评估指标——失效概率的数学期望,推导了失效概率数学期望基于双重重要抽样法的求解公式。以偏心曲柄滑块机... 详细信息

研究运动机构输入参数的双重随机特性,并针对机构运动精度失效模式,基于应力-强度干涉理论,建立运动机构双重随机可靠性模型和评估指标——失效概率的数学期望,推导了失效概率数学期望基于双重重要抽样法的求解公式。以偏心曲柄滑块机构和牛头刨床主运动机构为例,验证了提出的可靠性模型及求解方法的合理性和实用性。

关键词：可靠性机构双重随机双重重要抽样法失效概率

认知不确定性下高冲突可靠性信息融合方法研究

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机械科学与技术 2024年

作者：夏艳君魏晨竹周雄峰唐樟春电子科技大学机械与电气工程学院

由于侧重点差异、知识经验不同等影响，针对同一问题不同专家极有可能给出冲突的可靠性结论即证据，针对高冲突可靠性信息融合是可靠性工程面临的难点问题。现有研究主要采用改进的D-S证据理论解决高冲突可靠性信息融合问题，该理论认... 详细信息

由于侧重点差异、知识经验不同等影响，针对同一问题不同专家极有可能给出冲突的可靠性结论即证据，针对高冲突可靠性信息融合是可靠性工程面临的难点问题。现有研究主要采用改进的D-S证据理论解决高冲突可靠性信息融合问题，该理论认为不同专家提供的证据具有不同的权威性、重要性和可信性，因此在融合之前需要对证据进行调整，即对不同的证据要根据其权威程度、重要程度及可信程度进行权重赋值；权重赋值需要使用者自身根据实际情况决定。改进的D-S证据理论认为权重为固定值，在实际工程应用中由于人类的认知不确定性，难以给出准确的权重值。本文引入不确定权重，结合改进的D-S理论及区间可能性理论，提出一种认知不确定性下高冲突可靠性信息融合方法，采用区间可能度解决高冲突信息融合问题。最后采用数值算例证明本文方法的可行性。

关键词：可靠性认知不确定性高冲突信息信息融合 D-S证据理论