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《国防科学技术大学》 2010年
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基于Wiener过程的可靠性建模方法研究

彭宝华  
【摘要】:基于性能退化的可靠性建模与分析技术,是解决小子样、高可靠性与长寿命产品可靠性设计、分析、试验与评估等问题的关键技术之一,也是当前可靠性领域的研究重点。由于Wiener过程可以描述多种典型产品的性能退化过程,并且具有良好的计算分析性质,因而近年来在可靠性领域受到关注。然而,目前基于Wiener过程的可靠性建模主要是针对特定产品的具体应用,缺乏系统的理论方法研究,制约了该方法的进一步发展和工程应用。为此,本文从退化过程辨识、模型参数估计、可靠性评估和寿命预测等方面,研究基于Wiener过程的性能退化可靠性建模与分析的理论方法及应用技术,包括一元和多元退化情形可靠性建模与分析方法、退化与突发竞争情形可靠性建模与分析方法、可靠性评估与寿命预测方法等。论文主要内容包括以下几方面: (1)Wiener过程的模型辨识方法。首先介绍了Wiener过程的定义、相关性质及相应的产品寿命分布,在此基础上提出了自相关函数、似然比检验和序贯等辨识方法,该方法对工程应用中产品性能退化过程的辨识具有应用价值。 (2)一元Wiener过程退化失效建模方法。针对一元Wiener过程退化失效产品,首先分别给出了基于退化数据的建模方法和基于寿命数据的建模方法;在此基础上,针对既有退化数据又有寿命数据的情形,提出了退化与寿命数据联合建模方法,解决了金属化膜脉冲电容器可靠性评估问题,验证了该方法的有效性;针对存在marker数据的情形,研究了破坏性测量和性能参数无法测量情形下基于marker数据的建模方法,给出了模型的参数估计和产品的剩余寿命预测方法,并通过仿真示例说明了该方法的合理性。上述研究解决了工程上难以获取退化数据的产品的可靠性建模问题。 (3)多元Wiener过程退化失效建模方法。以两性能参数的退化失效产品为例,针对性能退化过程独立的情形,给出了基于退化数据的建模方法、基于寿命数据的建模方法以及退化与寿命数据联合建模方法;针对退化过程相关的情形,给出了基于平衡和非平衡测量数据的建模方法,并通过仿真示例说明了该方法的合理性。该研究为解决多元退化失效产品可靠性建模问题提供了有效的技术方法。 (4)退化与突发失效相关情形下的竞争失效建模方法。针对一元Wiener过程退化与Weibull分布突发失效竞争的情形,首先研究了常应力下的竞争失效问题,建立了一元Wiener过程退化失效与Weibull分布突发失效的竞争失效模型,给出了模型参数估计方法,并解决了脉冲氙灯的可靠性评估问题,验证了该方法的有效性。在该研究基础上,进一步研究解决了加速应力条件下的竞争失效建模问题。 (5)融合总体信息与个体退化数据的剩余寿命预测方法。针对一元Wiener过程退化失效产品,利用同一批产品历史寿命数据或性能退化数据构造产品个体退化过程参数的验前分布,然后利用Bayes方法融合个体退化数据得到验后分布参数的递推公式,进而对产品进行剩余寿命预测,解决了金属化膜脉冲电容器的寿命预测问题,说明了该方法的有效性。该方法为解决工程中产品的寿命预测问题提供了一种技术途径。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB114.3

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