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基于3CAW分布的可靠性预测方法

机械强度 2023年第5期45卷 1124-1129页

作者：樊立天齐宏亮陈宏文南方医科大学南方医院医学工程科广州510515 南方医科大学生物医学工程学院广州510515

故障分布在可靠性工程中非常重要,而单一分布适用性有限,在复杂系统中使用混合分布更为合适。引入3CAW(Three-Component Additive Weibull)分布,提供了更灵活的故障率函数,特别是一个带有长平稳区域的浴盆形故障率,适用于更复杂的系统... 详细信息

故障分布在可靠性工程中非常重要,而单一分布适用性有限,在复杂系统中使用混合分布更为合适。引入3CAW(Three-Component Additive Weibull)分布,提供了更灵活的故障率函数,特别是一个带有长平稳区域的浴盆形故障率,适用于更复杂的系统。讨论了使用最大似然法估计(Maximum Likelihood Estimation,MLE)3CAW分布的未知参数,计算出可靠度、故障率等可靠性指标,使用交叉熵法(Cross Entropy,CE)寻找对数似然函数的全局最优解,并与Weibull分布等单一分布进行比较。结果表明,虽然该模型的复杂程度高,但对数似然函数值最大,拟合精度最高,且CE法降低参数估计难度,因此值得在工程实践中进一步推广。

关键词：可靠性 3CAW分布交叉熵法

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基于q-Weibull分布的医疗设备可靠性分析

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机械强度 2023年第2期45卷 392-398页

作者：樊立天王浩文凌庆庆陈宏文南方医科大学生物医学工程学院广州510515 南方医科大学南方医院医学工程科广州510515

实现了基于q-Weibull分布的医疗设备可靠性分析,为医疗机构修正运营维修管理策略提供依据。Weibull分布故障率函数是单调的,不能全面描述复杂的医疗设备全生命周期运行状态,因此引入q-Weibull分布预测医疗设备的剩余寿命,使用基于轮廓... 详细信息

实现了基于q-Weibull分布的医疗设备可靠性分析,为医疗机构修正运营维修管理策略提供依据。Weibull分布故障率函数是单调的,不能全面描述复杂的医疗设备全生命周期运行状态,因此引入q-Weibull分布预测医疗设备的剩余寿命,使用基于轮廓误差函数的方法简化q-Weibull分布参数估计过程,并以血滤机和无影灯灯座为例验证了该方法的有效性和可行性,通过均方误差(Mean Squared Error,MSE)、赤池信息准则(Akaike Information Criterion,AIC)和决定系数R^(2)比较了两种分布的优劣。对于血滤机和无影灯灯座两种分布都表现出相同的预测趋势,但从R^(2)和MSE对比来看,q-Weibull分布的拟合精度更高,尤其是基于q-Weibull分布的血滤机的MSE值(2.8181×10^(-3))远小于Weibull分布的MSE值(9.465);当血滤机和无影灯灯座运行50天后,其剩余寿命估计值分别为254.3909天和291.0111天。以上数据验证了q-Weibull分布的有效性和拟合精度的优良性,该方法值得在医疗设备可靠性研究中进行进一步的研究和推广。

关键词：医疗设备寿命预测 Weibull分布 q-Weibull分布

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基于Pushover方法的耗能自复位铰节点框架结构抗震性能分析

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 608-615页

作者：鲁亮颜浩天叶雨立同济大学土木工程学院上海200092 华东建筑设计研究院有限公司上海200002

基于Pushover分析方法研究设置耗能自复位铰节点(EDSC-HJ)的钢筋混凝土框架结构的抗震性能.首先介绍EDSC-HJ框架的结构形式,并建立了EDSC-HJ框架结构的有限元模型,通过与振动台试验结果对比验证数值模拟的正确性;其次使用Pushover方法计... 详细信息

基于Pushover分析方法研究设置耗能自复位铰节点(EDSC-HJ)的钢筋混凝土框架结构的抗震性能.首先介绍EDSC-HJ框架的结构形式,并建立了EDSC-HJ框架结构的有限元模型,通过与振动台试验结果对比验证数值模拟的正确性;其次使用Pushover方法计算EDSC-HJ框架有控结构与无控结构的抗震性能并设计节点弹性恢复装置和耗能装置的力学参数.结果表明:EDSC-HJ框架结构节点相对转动刚度比的合理取值区间为0.05~0.5;设置节点阻尼器的EDSC-HJ有控结构的层间位移响应下降了76%,且满足限值要求;由于节点阻尼器的设置提高了结构的附加抗侧刚度,有控结构的基底剪力响应提高了23%.EDSC-HJ框架结构的抗震性能明显优于钢筋混凝土框架(RCF)结构,具有良好的韧性结构特征.

关键词： Pushover分析抗震性能耗能自复位铰节点有限元模型阻尼器

研究计划如何能够促进学科交叉研究——对国家自然科学基金重大研究计划的案例研究

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科学学与科学技术管理 2024年第6期45卷 35-51页

作者：樊春良樊天中国科学院科技战略咨询研究院北京100190 中国科学院大学公共政策与管理学院北京100049

研究计划如何促进学科交叉研究,是一个具有重要理论和实践意义的课题。论文以国家自然科学基金委重大研究计划为案例,从科学知识生产和制度构成的视角,以比较经济理论为理论框架,以“十五”和“十一五”期间实施的重大研究计划为基础,... 详细信息

研究计划如何促进学科交叉研究,是一个具有重要理论和实践意义的课题。论文以国家自然科学基金委重大研究计划为案例,从科学知识生产和制度构成的视角,以比较经济理论为理论框架,以“十五”和“十一五”期间实施的重大研究计划为基础,研究重大研究计划的制度构成是如何促进学科交叉研究的。研究发现:重大研究计划的设计和运行遵循学科交叉研究的规律,制度设置保障了学科交叉研究活动的开展,形成了促进学科交叉研究的整体机制。提出重大研究计划成功经验对于促进我国学科交叉研究四方面的启示和借鉴意义。

关键词：学科交叉重大研究计划比较经济理论国家自然科学基金

LDHs耦合MOFs衍生异质结构及其高效电磁波吸收特性研究

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LDHs耦合MOFs衍生异质结构及其高效电磁波吸收特性研究

作者：聂天立景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

日益严重的电磁微波（EMW）污染对高效微波吸收材料的发展提出了更高的要求。然而,传统的电磁波吸收材料很难实现薄匹配厚度（d≤5 mm）、强反射损耗（R≤-50 d B）、宽有效吸收带（EAB,R≤-10 d B）。因此,探究高性能EMW吸收材料来降... 详细信息

日益严重的电磁微波（EMW）污染对高效微波吸收材料的发展提出了更高的要求。然而,传统的电磁波吸收材料很难实现薄匹配厚度（d≤5 mm）、强反射损耗（R≤-50 d B）、宽有效吸收带（EAB,R≤-10 d B）。因此,探究高性能EMW吸收材料来降低电磁辐射和干扰是迫切的。层状双金属氢氧化物（LDHs）做为典型的二维（2D）材料因其独特的层状形貌、大的比表面积、超薄的厚度和可控电磁参数被广泛用做EMW吸收材料的载体。然而LDHs的损耗机制单一,且阻抗匹配差,限制了其吸波性能。金属有机骨架（MOFs）作为磁性金属/碳复合材料的牺牲前体显示出巨大的潜力,然而,这些复合材料的化学组成和微观结构高度依赖于它们的前体。这启发我们将LDHs与MOFs杂化实现高效的EMW吸收。本文先通过共沉淀法成功制备了2D材料CoAl-LDH,再复合离子交换法和水热法制备的MOF材料,最后通过高温碳化处理或硫化处理制备新型异质结构,研究组分、微观形貌、缺陷结构等对其电磁参数的影响规律,揭示其电磁波吸收机制。具体内容如下:（1）通过共沉淀法和离子交换法成功制备了CoAl-LDH@CoFe-PB复合结构,通过碳化处理使其转化为CoAl/CoFe-Co C@NC异质结构。作为配体的2D CoAl-LDH纳米片与作为主体的3D MOF材料CoFe-PB的强相互作用使得复合材料碳化后表现出良好的阻抗匹配。此外,丰富的异质界面和良好的导电网络使得材料表现出优异的EMW吸收性能,在3.8 mm厚度下获得-82.1 d B的反射损耗值（R）。（2）通过共沉淀法制备的2D CoAl-LDH纳米片与水热法合成的2D Co Ni-MOF纳米片结合形成了2D/2D异质结构。在空气中煅烧和硫化热处理得到的复合材料都表现出显著的EMW吸收能力。空气中煅烧后相对简单的结构使得材料表现出较大的匹配厚度,而经过硫化反应的片状Co Ni-MOF逐渐收缩转化为CoAl/CoS/NiS异质结构,实现了纳米片/纳米片到纳米片/纳米链复合结构的转变。借助其合适的电磁组成和丰富的异质界面,复合材料表现出较为优异的EMW吸收性能,在4.73mm匹配厚度下获得-61.56 d B的反射损耗值（R）。（3）通过共沉淀法制备的2D CoAl-LDH纳米片与水热法制备的Fe基MOF材料MIL-88A结合形成CoAl-LDH@MIL-88A复合材料。通过硫化处理,MIL-88A中的Fe离子脱溶出来,并与CoAl-LDH中原位脱溶的Co离子在2D CoAl-LDH纳米片表面原位生长了双金属硫化物纳米颗粒,形成CoAl/FeCoS异质结构。由于良好的电导性、丰富的异质界面以及强的晶内极化特性,异质结构获得低频（2-6GHz）下高效EMW吸收特性。

关键词：电磁微波匹配厚度反射损耗有效吸收带宽硫化

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基于合成风场的涌浪指数分布特征研究

海洋通报 2024年

作者：郑国诞时媛樊立东时健刘烨浙江省水利河口研究院(浙江省海洋规划设计研究院) 河海大学

河口区波浪基本以风涌混合浪的形式存在，不同的风涌浪比例对于沿岸工程设计、防灾减灾等均有一定的影响。本文基于混合风场利用SWAN模型复演了浙江省“利奇马”台风期的波浪场，并以椒江口为例，对台风期间的风涌浪进行分离，分析了涌... 详细信息

河口区波浪基本以风涌混合浪的形式存在，不同的风涌浪比例对于沿岸工程设计、防灾减灾等均有一定的影响。本文基于混合风场利用SWAN模型复演了浙江省“利奇马”台风期的波浪场，并以椒江口为例，对台风期间的风涌浪进行分离，分析了涌浪指数在平面上的分布情况以及随时间变化的过程，研究表明：1、藤田模型与ERA5风场合成的混合风场能较好的模拟台风期实际风场；2、不受台风影响的椒江口波浪特征表现为以涌浪为主，涌浪指数从口外到口内为0.9～0.5，而在台风来临时，涌浪数值逐渐下降，直至接近0，波浪特征表现为风浪为主。

关键词： ERA5 风场合成利奇马台风 SWAN波浪模型风涌浪分离椒江口涌浪指数

可靠性分析方法在医疗设备运维管理中的应用研究综述

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中国医疗设备 2022年第7期37卷 148-151,165页

作者：樊立天凌庆庆王浩文陈宏文南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515 南方医科大学南方医院医学工程科广东广州510515

随着生物医学工程学科的迅速发展,社会对医疗设备的临床应用可靠性提出了更高的要求。本文从寿命预测和故障诊断2个角度探讨了目前在医疗设备临床应用阶段可靠性分析的主流方法,包括威布尔(Weibull)分布、Markov模型、灰色模型、机器学... 详细信息

随着生物医学工程学科的迅速发展,社会对医疗设备的临床应用可靠性提出了更高的要求。本文从寿命预测和故障诊断2个角度探讨了目前在医疗设备临床应用阶段可靠性分析的主流方法,包括威布尔(Weibull)分布、Markov模型、灰色模型、机器学习、故障树分析法、故障模式和影响分析等,并总结了每种方法的优缺点、适用范围及现有的应用情况,为医疗机构选择适当的风险分析技术提供参考;最后总结了医疗设备临床应用阶段采用的可靠性分析方法、目前存在的不足及今后研究的方向。

关键词：医疗设备运维管理可靠性分析寿命预测故障诊断

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基于人工神经网络的系统可靠度预测

中国医学物理学杂志 2023年第2期40卷 232-237,243页

作者：樊立天江金达夏景涛崔飞易缪吉昌王婷婷夏红林王胜军陈宏文南方医科大学南方医院医学工程科广东广州510515

提出一种基于人工神经网络的可靠度预测方法,以系统故障时间和对应的中位秩估计值训练网络,在系统故障时间范围内选取大量的故障时间点并求其预测的累积分布函数值,然后结合样条回归法求出系统累积分布函数曲线,概率密度函数曲线及故障... 详细信息

提出一种基于人工神经网络的可靠度预测方法,以系统故障时间和对应的中位秩估计值训练网络,在系统故障时间范围内选取大量的故障时间点并求其预测的累积分布函数值,然后结合样条回归法求出系统累积分布函数曲线,概率密度函数曲线及故障率函数曲线。为验证人工神经网络模型的优越性,以婴儿培养箱等5个系统的故障数据为例,用决定系数R2、均方误差和对数似然函数,与Weibull、Fréchet、Logistic等统计分布模型进行对比,结果表明人工神经网络拟合效果最优。

关键词：人工神经网络统计分布可靠度预测拟合精度

三参数q-Weibull分布及其可靠性分析应用

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现代仪器与医疗 2022年第6期28卷 1-6页

作者：陈宏文樊立天齐宏亮李翰威胡德斌南方医科大学南方医院医学工程科

目的探索三参数q-Weibull分布在可靠性分析中的应用，为临床工程师制定维修保养计划提供参考依据。方法分别采用最小二乘法、极大似然法和最大决定系数法求解三参数q-Weibull分布的参数，并用均方误差、最大决定系数两项指标与Weibul... 详细信息

目的探索三参数q-Weibull分布在可靠性分析中的应用，为临床工程师制定维修保养计划提供参考依据。方法分别采用最小二乘法、极大似然法和最大决定系数法求解三参数q-Weibull分布的参数，并用均方误差、最大决定系数两项指标与Weibull分布作对比。结果以某型号一台MRI近五年的故障数据和六台同品牌CT设备近5年某部件的故障数据为例，分别使用两种分布计算可靠度函数和故障率函数，三种q-Weibull分布参数求解方法得到的故障率函数形状一致，且均方误差、最大决定系数计算结果均表明q-Weibull分布的精度均高于Weibull分布。结论 q-Weibull分布拟合效果优于Weibull分布，且在医疗设备的可靠性分析中有较好的适用性，可指导临床工程师优化维护策略。

关键词：可靠性三参数q-Weibull分布 Weibull分布 CT MRI