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基于贝叶斯模型平均的航空发动机可靠性分析

航空动力学报 2014年第2期29卷 305-313页

作者：王华伟高军吴海桥南京航空航天大学民航学院南京210016 中国人民解放军军械工程学院装备指挥与管理系石家庄050005

针对不同失效模式的特点,利用航空发动机状态监测信息,分别采用Gamma过程、Wiener过程和Weibull分布建立可靠性分析模型.采用贝叶斯模型平均(BMA)方法,分析不同失效模式对可靠性影响,对航空发动机可靠性进行集成分析.通过算例跟踪某在... 详细信息

针对不同失效模式的特点,利用航空发动机状态监测信息,分别采用Gamma过程、Wiener过程和Weibull分布建立可靠性分析模型.采用贝叶斯模型平均(BMA)方法,分析不同失效模式对可靠性影响,对航空发动机可靠性进行集成分析.通过算例跟踪某在翼航空发动机可靠性水平,基于贝叶斯模型平均的航空发动机可靠性模型的计算误差率低于单一可靠性分析模型,计算结果误差率低于1%.说明多模型集成可靠性技术在复杂系统运行可靠性分析中的有效性和准确性.

关键词：可靠性分析航空发动机贝叶斯模型平均(BMA) 多失效模式模型集成

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多时变失效模式下的系统可靠性分析方法研究

多时变失效模式下的系统可靠性分析方法研究

作者：赵宁电子科技大学

学位级别：硕士

对于一个复杂产品而言,多失效模式是其固有的特性。传统可靠性分析方法大多是建立在大量失效数据基础上的,而由于复杂系统的长寿命、高可靠性特征,传统可靠性分析方法显然不实用。同时,相对于传统可靠性分析,由于动态特性,时变可靠性分... 详细信息

对于一个复杂产品而言,多失效模式是其固有的特性。传统可靠性分析方法大多是建立在大量失效数据基础上的,而由于复杂系统的长寿命、高可靠性特征,传统可靠性分析方法显然不实用。同时,相对于传统可靠性分析,由于动态特性,时变可靠性分析具有较大的计算复杂性和挑战性。目前,国内外学者已经从解析和数值仿真的角度发展了多种时变可靠性分析方法。然而对于现代复杂系统,在服役期间受大量随机因素和失效模式影响,时变可靠性分析需要解决多时变参数和多失效模式耦合作用的问题。这使得时变可靠性分析方法受到巨大的挑战,尤其是面临精度和效率不能兼顾的局面。系统时变可靠性估计是具有多种时变失效模式的工程系统所面临的一个难题。而本文针对具有两种时变失效模式的系统时变可靠性分析问题,提出一种基于时变copula函数的分析方法。本文的具体研究工作如下:(1)构建了具有两种失效模式的系统时变可靠度的计算模型,提出用动态copula计算失效模式间的联合失效概率,并分析计算过程中会遇到的挑战。(2)详细介绍了基于动态copula函数的考虑两个时变失效模式共同作用下的系统时变可靠性分析方法。方法的关键点是用时变copula函数来描述失效模式间的时变相关性。首先建立基于时变极限状态函数的时间序列模型;然后利用六种时变copula模型估计两种时变极限状态函数之间的时变依赖关系;最后,基于核密度估计方法,得到时变相关参数并计算系统的联合失效概率和时变可靠度。(3)基于本文提出的可靠性分析方法,通过数值算例对该方法进行了详细的阐述和验证;将方法应用于下肢外骨骼的时变可靠度计算中。对方法在实际的应用过程中出现的问题及估算结果进行了进一步的分析;对六种不同的时变copula模型、两种不同的边缘分布估计方法进行分析比较,分析时间步长的改变对估算结果的影响。

关键词：时变copula 系统可靠性分析多失效模式时变可靠度

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混合不确定性下的结构可靠性分析方法

电子科技大学学报 2018年第5期47卷 788-792页

作者：肖宁聪周成宁张成林刘志亮湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 电子科技大学机械电子工程学院成都611731 上海航天设备制造总厂上海闵行区200245

在工程实际中,部件或者系统的失效是由多失效模式引起的。针对变量和失效模式间复杂非线性相关问题,采用Copula函数进行建模。为了最大限度避免人为主观信息等带来的误差,利用最大熵方法分别近似极值响应的概率密度函数,在此基础上确定... 详细信息

在工程实际中,部件或者系统的失效是由多失效模式引起的。针对变量和失效模式间复杂非线性相关问题,采用Copula函数进行建模。为了最大限度避免人为主观信息等带来的误差,利用最大熵方法分别近似极值响应的概率密度函数,在此基础上确定各自失效模式失效概率的最大和最小值。采用仿真和最大似然估计法相结合确定Copula函数中参数的最大和最小值。为了近似求解系统失效概率的最大和最小值,给出了相应的优化模型。算例分析表明该模型为混合不确定性及多失效模式相关下的结构可靠性分析提供新途径。

关键词： Copula函数最大熵混合不确定性多失效模式结构可靠性

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基于神经网络的结构可靠性优化设计

应用力学学报 2005年第1期22卷 49-54页

作者：张义民张雷吉林大学长春130025

结合随机摄动技术和随机模拟方法,提出了可靠性优化设计的一种数值逼近法,将服从任意分布的可靠性概率约束等价转化为确定型约束,可以迅速准确地获得优化设计结果。针对具有多失效模式的结构可靠性优化设计,提出了随机模拟-神经网络方法... 详细信息

结合随机摄动技术和随机模拟方法,提出了可靠性优化设计的一种数值逼近法,将服从任意分布的可靠性概率约束等价转化为确定型约束,可以迅速准确地获得优化设计结果。针对具有多失效模式的结构可靠性优化设计,提出了随机模拟-神经网络方法,模拟得到随机设计变量与系统可靠度之间的显性函数表达式,简化了计算过程,同时可以获得较高的计算精度,具有很好的工程实用价值。

关键词：任意分布参数可靠性优化设计数值逼近法多失效模式随机模拟-神经网络法

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低概率水平岩质边坡系统可靠度分析

岩土力学 2018年第8期39卷 2991-3000页

作者：蒋水华刘贤姚池杨建华黄劲松江先河南昌大学建筑工程学院江西南昌330031 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 江西水利职业学院江西南昌330013

针对目前含多个相关失效模式的低概率水平岩质边坡系统可靠度分析的难题,提出了基于子集模拟的岩质边坡系统可靠度分析方法,推导了典型边坡系统失效概率计算表达式。为表征不同失效模式间的相关性,提出采用max和min函数构建边坡系统功... 详细信息

针对目前含多个相关失效模式的低概率水平岩质边坡系统可靠度分析的难题,提出了基于子集模拟的岩质边坡系统可靠度分析方法,推导了典型边坡系统失效概率计算表达式。为表征不同失效模式间的相关性,提出采用max和min函数构建边坡系统功能函数。并通过含多个相关失效模式的双滑块岩质边坡及锦屏一级左岸坝肩边坡系统可靠度分析验证了提出方法的有效性。结果表明:提出方法计算效率明显高于蒙特卡洛模拟方法,计算精度优于一阶等效近似方法、N维等效方法和Ditlevsen上下限方法,可为解决低概率水平复杂岩质边坡系统可靠度问题提供一个重要的工具。此外,通过max和min函数构建的边坡系统功能函数不仅可以准确地表征边坡不同失效模式间的相关性,而且可为边坡系统可靠度分析提供便利。

关键词：岩质边坡系统可靠度多失效模式小失效概率子集模拟

考虑啮合齿对失效相关性的齿轮系统可靠性评估

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西安交通大学学报 2018年第5期52卷 38-43页

作者：白恩军谢里阳胡杰鑫东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819

为了考虑齿轮系统在输入扭矩载荷作用下啮合齿对的失效相关性,详细分析了齿轮时变啮合关系,基于蒙特卡罗抽样方法,提出了考虑齿轮啮合时变特性及失效相关性的仿真方法。编写了考虑多种失效模式和时变啮合关系的可靠性仿真程序,以齿轮的... 详细信息

为了考虑齿轮系统在输入扭矩载荷作用下啮合齿对的失效相关性,详细分析了齿轮时变啮合关系,基于蒙特卡罗抽样方法,提出了考虑齿轮啮合时变特性及失效相关性的仿真方法。编写了考虑多种失效模式和时变啮合关系的可靠性仿真程序,以齿轮的齿根弯曲和齿面接触静强度失效模式为研究对象,分析了多种失效模式的共因失效现象和时变啮合特性,并比较了所提出方法与传统的串联系统可靠性分析方法之间的差异。算例表明:随着载荷作用次数的增加,传统方法由于未考虑相互啮合轮齿的失效相关性、时变特性和各轮齿强度的不确定性,从而高估或者低估了齿轮系统的可靠度,表明文中提出的方法更贴合实际,评估结果更趋于合理。

关键词：齿轮可靠性串联系统失效相关多失效模式

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多失效系统退化变迁建模与状态维修决策优化

计算机集成制造系统 2014年第1期20卷 165-172页

作者：胡剑波葛小凯张亮张博锋空军工程大学装备管理与安全工程学院陕西西安710051 空军工程大学航空航天工程学院陕西西安710038 上海大学计算机工程与科学学院上海200072

针对具有多个失效模式系统的状态维修决策问题,对多个失效模式竞争发生情况进行分析,研究了多失效模式系统的退化变迁模型,根据状态失效过程估计系统不同失效模式的失效时刻,排序得到系统失效时刻序列。基于此退化描述模型分析多失效模... 详细信息

针对具有多个失效模式系统的状态维修决策问题,对多个失效模式竞争发生情况进行分析,研究了多失效模式系统的退化变迁模型,根据状态失效过程估计系统不同失效模式的失效时刻,排序得到系统失效时刻序列。基于此退化描述模型分析多失效模式系统维修策略,构建了系统的期望平均维修费用和平均可用度模型。对构建的多决策变量模型,提出粒子群与单纯型逐步优化方法混合的优化求解算法。以仿真得到的传感器三类失效模式状态数据为例进行算例分析,验证了所提模型及算法的有效性。

关键词：多失效模式退化变迁粒子群优化单纯型法维修决策

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带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析

哈尔滨工业大学学报 2022年第10期54卷 75-83页

作者：李正良王成王涛重庆大学土木工程学院重庆400045 风工程及风资源利用重庆市重点实验室(重庆大学) 重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学) 重庆400045

为评估带抗风夹直立锁缝屋面系统安全水平,构建了一种高效的带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法。首先建立了带抗风夹直立锁缝屋面系统力学模型并获取相应失效准则;随后基于等价极值事件、扩展型共轭无迹变换法和最大熵原理... 详细信息

为评估带抗风夹直立锁缝屋面系统安全水平,构建了一种高效的带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法。首先建立了带抗风夹直立锁缝屋面系统力学模型并获取相应失效准则;随后基于等价极值事件、扩展型共轭无迹变换法和最大熵原理建立了多失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法;最后,结合工程算例验证了本文方法的可行性。结果表明:相比于MCS法,本文方法计算的可靠指标最大相对误差为0.63%,而计算时间仅为MCS的0.04%,可准确高效地进行多失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统可靠度分析;带抗风夹直立锁缝屋面系统屋面板撕裂破坏概率最大,支座破坏次之,脱扣破坏概率为0,添加抗风夹后能有效防止直立锁缝屋面系统发生脱扣破坏;单一失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统结构失效概率比多失效模式偏小,为保证结构安全性,建议考虑多失效模式反映其可靠指标。

关键词：直立锁缝屋面系统抗风夹抗风揭可靠度扩展型共轭无迹变换法多失效模式

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基于Copula函数的失效相关构件可靠度计算

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机械强度 2010年第5期32卷 740-744页

作者：唐家银何平宋东利西南交通大学数学学院成都610031 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

相关性可靠度的计算是可靠性工程的重点和难点。利用刻画相关性最有力的工具Copula函数,给出关于失效相关构件可靠度计算的新方法(Copula-Reliability算法),验证多模式失效的机械零件可靠度值是介于独立假设理论计算值和薄弱环节理论计... 详细信息

相关性可靠度的计算是可靠性工程的重点和难点。利用刻画相关性最有力的工具Copula函数,给出关于失效相关构件可靠度计算的新方法(Copula-Reliability算法),验证多模式失效的机械零件可靠度值是介于独立假设理论计算值和薄弱环节理论计算值之间的一个连续变化过程,克服Dietlevsen窄界、主次失效模式、独立性假设等方法的局限性。该方法不需要确定n种失效模式的联合密度函数,且用n重差分运算代替n重积分运算,简化了计算。通过实例与别的方法进行比较,说明方法的有效性、精确性。

关键词： Copula 相关性多失效模式可靠度计算