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动态系统故障的混杂传播特征及建模方法

系统工程与电子技术 2015年第1期37卷 224-228页

作者：郭健彬杜绍华王鑫曾声奎北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 可靠性与环境工程技术重点实验室北京100191 北京环境特性研究所北京100854

动态系统的故障传播过程是由离散事件、连续特性及其相互作用共同驱动的,具有显著的混杂特征,为故障规律认知与建模带来了较大的难度。现有研究将故障视为离散随机事件,分析由单元随机故障发生到系统失效的离散故障过程,却忽略了连续特... 详细信息

动态系统的故障传播过程是由离散事件、连续特性及其相互作用共同驱动的,具有显著的混杂特征,为故障规律认知与建模带来了较大的难度。现有研究将故障视为离散随机事件,分析由单元随机故障发生到系统失效的离散故障过程,却忽略了连续特性对故障传播的影响,本质上是对故障混杂传播的工程简化处理,不能真实地描述动态系统的故障规律。首先在分析动态系统故障规律的基础上,给出了离散与连续双维度下的动态系统故障混杂传播的定义,分析了其混杂影响要素以及混杂传播特征;其次,为了完整准确描述混杂特征,借鉴混杂理论在描述离散事件与连续参数相互作用方面的优势,提出了基于随机混杂自动机(stochastic hybrid automata,SHA)的故障混杂传播建模方法;最后通过对某温度控制系统的故障混杂传播过程进行建模和仿真,验证了动态系统故障传播过程中的混杂特征,以及建模方法的可行性。

关键词：故障传播混杂可靠性动态系统随机混杂自动机

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虚拟维修技术近10年研究进展综述

计算机辅助设计与图形学学报 2022年第5期34卷 659-674页

作者：郭子玥周栋郝爱民王妍陈承璋周启迪耿杰北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191 可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室北京100191 北京航空航天大学计算机学院北京100191

作为虚拟现实的一种应用技术,虚拟维修被广泛应用于复杂产品装备的维修性设计、维修方案验证和维修训练当中.近年来,随着仿真技术和硬件性能的迅猛发展,以及企业和用户对产品维修相关问题的不断重视,虚拟维修也在技术特征、应用范围、... 详细信息

作为虚拟现实的一种应用技术,虚拟维修被广泛应用于复杂产品装备的维修性设计、维修方案验证和维修训练当中.近年来,随着仿真技术和硬件性能的迅猛发展,以及企业和用户对产品维修相关问题的不断重视,虚拟维修也在技术特征、应用范围、实施流程等方面发生着深刻改变,并逐渐出现了“多技术融合、全周期应用”的特点.针对虚拟维修技术出现的诸多改变,基于系统文献回顾方法,对国内外近10年相关文献进行调研,从虚拟维修技术的发展演变、应用现状、研究热点等方面进行了系统分析;重点介绍了国外虚拟维修技术在工程领域中的研究应用;最后对虚拟维修技术在场景一致性、交互沉浸感和研发集成度等方面存在的挑战进行了总结,并在此基础上,对未来发展趋势进行了展望.

关键词：系统文献回顾方法维修性虚拟现实寿命周期

船用铝合金在模拟工业污染海洋环境中的腐蚀行为

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材料保护 2019年第12期52卷 7-13页

作者：张展许志龙孙金娥朱梅婷姚琼肖葵吴俊升北京科技大学天津学院材料科学与工程系天津301830 北京科技大学新材料技术研究院北京100083 航天发射场可靠性技术重点实验室海南海口571000

目前有关船用铝合金在工业污染环境中腐蚀行为的研究较少。模拟工业污染海洋环境中的海水潮差区和浪花飞溅区,利用腐蚀形貌观察和失重腐蚀速率分析等方法,研究了5083和60612种常用船用铝合金的腐蚀行为。结果表明:2种铝合金在模拟潮差... 详细信息

目前有关船用铝合金在工业污染环境中腐蚀行为的研究较少。模拟工业污染海洋环境中的海水潮差区和浪花飞溅区,利用腐蚀形貌观察和失重腐蚀速率分析等方法,研究了5083和60612种常用船用铝合金的腐蚀行为。结果表明:2种铝合金在模拟潮差区和飞溅区均表现为典型点蚀特征,腐蚀产物以点蚀坑为中心,不断聚集长大,最后成为带有裂纹的疏松结构。在模拟潮差区试验中,腐蚀产物对基体起到保护作用,降低腐蚀速率,而飞溅区由于浪花冲击,腐蚀产物脱落,加速了侵蚀性离子对基体的破坏,导致腐蚀更严重。综合对比,2种铝合金在模拟浪花飞溅区的腐蚀程度均比海水潮差区严重。同时,5083铝合金在模拟工业污染海洋环境中的耐腐蚀性能优于6061铝合金。

关键词：铝合金工业污染模拟海洋环境腐蚀行为

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基于飞机状态的备件动态规划技术

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 276-285页

作者：康子旭周栋李会欣郭子玥陈承璋宋子骋北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191 可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室北京100191 河北航空有限公司石家庄050802

伴随民航业的竞争日趋激烈,航空公司迫切需要控制成本以提升效益。民机备件既是直接影响飞行安全的关键因素,备件成本又在航空公司可控成本中占比最高。因此,在保证飞行安全的前提下做好备件规划,对航空公司有至关重要的意义。根据民机... 详细信息

伴随民航业的竞争日趋激烈,航空公司迫切需要控制成本以提升效益。民机备件既是直接影响飞行安全的关键因素,备件成本又在航空公司可控成本中占比最高。因此,在保证飞行安全的前提下做好备件规划,对航空公司有至关重要的意义。根据民机备件的安全级别、故障修复时限等对备件分级设置保障率水平,采用符合备件故障特性的马尔可夫生灭过程,建立满足给定保障率水平的备件量计算模型,并在此基础上建立以保障成本最低为目标函数,满足保障率水平为约束函数的备件量动态规划模型。基于飞机状态分析历史故障数据、季节性、日利用率、机队规模对备件保障的影响,在所建模型中将故障率季节性差异、日利用率和飞机停场损失淡旺季差异进行评估以减小计算结果与实际需求的偏差。以H航空公司ERJ-190机型显示组件为例,对所建模型进行应用验证,计算结果与H航空公司运营实际相吻合,证明所建模型可为航空公司备件规划提供技术方法支持。

关键词：备件飞机状态马尔可夫生灭过程经济性动态规划

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基于状态向量的网络两端连通可靠度改进算法

北京航空航天大学学报 2024年

作者：田雨李瑞莹北京航空航天大学可靠性与系统工程学院可靠性与环境工程技术重点实验室

二进制加法树-基于路径的层次搜索算法（BAT-PLSA）是一种针对网络连通可靠性的精确算法，较传统算法易于实现、计算效率更高。在此基础上，提出了一种通过状态向量表示网络状态，利用PLSA寻找连通向量的改进算法。将网络中有效边状态... 详细信息

二进制加法树-基于路径的层次搜索算法（BAT-PLSA）是一种针对网络连通可靠性的精确算法，较传统算法易于实现、计算效率更高。在此基础上，提出了一种通过状态向量表示网络状态，利用PLSA寻找连通向量的改进算法。将网络中有效边状态（正常/故障）组合表示为状态向量，并通过十进制数转二进制数的方法快速生成网络状态向量；对两类特殊状态向量直接判断其连通性；对其他状态向量应用PLSA判断连通性，并通过建立状态向量族以及对状态向量排序以减少连通性分析量；将所有能使网络连通的状态向量的存在概率累加，得到网络连通可靠度。将所提算法应用在光纤网络案例和典型网络拓扑上，结果表明：所提算法可以提供精确解，且与改进前算法相比能够明显减少需计算的状态向量数目，提升计算效率。

关键词：二态网络网络可靠性连通可靠性两端可靠度状态向量

带轴向运动柔性梁附件航天器的刚-柔耦合动力学分析

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振动与冲击 2018年第2期37卷 91-101,107页

作者：程顺沈振兴崔涛李慧剑燕山大学河北省重型装备与大型结构力学可靠性重点实验室河北秦皇岛066004

针对当前航天器面向大型化、复杂化和精密化方向发展,为了提高航天器的使用寿命、运行精度和工作效率,考虑航天器主体和轴向运动柔性梁的刚-柔耦合作用是十分有必要的。基于Euler-Bernoulli梁理论以及刚-柔耦合建模方法,建立了航天器主... 详细信息

针对当前航天器面向大型化、复杂化和精密化方向发展,为了提高航天器的使用寿命、运行精度和工作效率,考虑航天器主体和轴向运动柔性梁的刚-柔耦合作用是十分有必要的。基于Euler-Bernoulli梁理论以及刚-柔耦合建模方法,建立了航天器主体-轴向运动柔性梁刚-柔耦合系统的动力学模型。根据Hamilton原理推导出刚-柔耦合系统的动力学方程,采用分离变量法和振型叠加法求解耦合系统的动力学方程。利用四阶Runge-Kutta法进行数值计算。通过数值算例分析航天器主体半径、航天器主体面密度和柔性梁轴向速度对柔性梁横向振动以及对航天器姿态角的影响。

关键词：刚-柔耦合系统轴向运动梁动力学分析横向振动姿态角

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谐波减速器的传动效率确信可靠性建模与分析

振动工程学报 2022年第1期35卷 237-245页

作者：陈文彬李晓阳童邦安李云康锐北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 可靠性与环境工程技术国家级重点实验室北京100191 北京卫星制造厂有限公司北京100094

基于可靠性科学原理,在确信可靠性理论框架下,提出了谐波齿轮传动效率确信可靠性建模与分析方法。考虑谐波齿轮传动过程中的功率损耗以及影响传动效率的多种外在因素,通过计算传动效率与其阈值之间的距离,构建传动效率裕量模型。开展多... 详细信息

基于可靠性科学原理,在确信可靠性理论框架下,提出了谐波齿轮传动效率确信可靠性建模与分析方法。考虑谐波齿轮传动过程中的功率损耗以及影响传动效率的多种外在因素,通过计算传动效率与其阈值之间的距离,构建传动效率裕量模型。开展多源不确定性分析与量化,构建传动效率确信可靠性模型。针对传动效率模型中的未知参数,给出了基于实测数据的极大似然估计方法。通过一个XB40-100谐波减速器的案例验证了所提方法的实用性与可行性。结果表明,所提方法可以有效地将试验数据与理论模型结合,进而准确计算谐波减速器在给定负载、转速和温度条件下的传动效率。通过确信可靠性分析,发现适当提高负载扭矩、降低转速或者提高环境温度有助于提高传动效率裕量及其可靠性。

关键词：谐波减速器确信可靠性传动效率性能裕量不确定性

加速寿命试验设计与评估软件ALT511及其应用(二)

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航天器环境工程 2023年第6期40卷 641-649页

作者：黄首清刘庆海李芳勇杨勇遇今张兆霖航天机电产品环境可靠性试验技术北京市重点实验室可靠性与环境工程技术重点实验室北京卫星环境工程研究所北京100094

文章介绍了加速寿命试验设计与评估软件ALT511的单应力多个应力水平模块。该模块包括导入数据、每组应力水平寿命分布、加速模型拟合以及指定应力水平下可靠寿命值4个选项卡;给出了基于多应力水平失效数据的指数分布和威布尔分布的寿命... 详细信息

文章介绍了加速寿命试验设计与评估软件ALT511的单应力多个应力水平模块。该模块包括导入数据、每组应力水平寿命分布、加速模型拟合以及指定应力水平下可靠寿命值4个选项卡;给出了基于多应力水平失效数据的指数分布和威布尔分布的寿命分布拟合方法、阿伦尼斯模型和逆幂律模型的加速模型拟合方法,以及指定应力水平下考虑和不考虑置信度两种情况下的可靠寿命、失效概率密度函数和可靠度函数计算方法。最后以某航天器超声电机加速寿命试验为对象给出了软件应用案例,加速模型拟合结果与微软Excel软件拟合结果一致,可靠寿命计算结果与Minitab软件计算结果几乎一致。ALT511软件可为我国加速寿命试验软件的设计和应用提供有益参考和支撑。

关键词：加速寿命试验多应力水平加速寿命模型可靠寿命软件设计

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多模耦合宽带Ⅳ型弯张换能器

声学学报 2025年第1期 149-156页

作者：卢苇叶皓棠哈尔滨工程大学水声技术重点实验室工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨工程大学水声工程学院

为拓展水声换能器的工作带宽,解决多模耦合换能器存在模态耦合效果不佳的问题,利用等效电路法研究了换能器振动模态相位对模态耦合能力的影响,提出了换能器振动模态相位的获取和调控以及提升模态耦合能力的方法。重点分析了Ⅳ型弯张换... 详细信息

为拓展水声换能器的工作带宽,解决多模耦合换能器存在模态耦合效果不佳的问题,利用等效电路法研究了换能器振动模态相位对模态耦合能力的影响,提出了换能器振动模态相位的获取和调控以及提升模态耦合能力的方法。重点分析了Ⅳ型弯张换能器一阶、二阶振动模态的相位特点,提出在换能器椭圆壳体上增加空腔结构以调整二阶弯张振动模态相位,从而构建利用一阶、二阶弯张振动模态耦合实现宽带发射的宽带Ⅳ型弯张换能器。制作了宽带Ⅳ型弯张换能器样机,其工作带宽覆盖2～7 kHz,实现了一阶弯张振动模态与二阶弯张振动模态的有效耦合,验证了所提方法的有效性。

关键词：多模耦合等效电路法振动模态 Ⅳ型弯张换能器