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带有随机冲击的平稳退化产品的可靠性评估研究

郭一帆  
【摘要】:因为运行环境的复杂性,产品可能会受到内外部随机冲击的影响,而不同的随机冲击对产品所造成的影响也存在一定的差异,部分冲击对产品无任何影响,部分冲击则可能会导致产品性能或者寿命降低,部分冲击甚至可能会导致产品性能的完全丧失。产品自身平稳退化进程所带来的退化失效和外界随机冲击所导致的突发失效之间相互竞争的结果是产品最终的失效,但目前大部分的可靠性研究方法主要是对两个过程研究结果的结合,这会导致它们之间的内在联系被忽视。鉴于此,针对随机衰减型冲击、冲击过程与退化过程之间的相关性以及多冲击类型,本文系统性地对带有随机冲击的平稳退化产品的可靠性进行综合评估研究。论文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)对于承受随机衰减型冲击,产品性能退化进程会产生对应性激励的工况,建立了伴有衰减型随机冲击的竞争失效可靠性综合评估模型。以Wiener过程拟合产品性能退化进程,再利用指数函数对冲击衰减过程进行刻画,考虑了冲击响应量与冲击损伤量之间的函数关系,并用极大似然估计法对性能退化过程的漂移和扩散参数以及冲击过程的冲击到达率和幅值参数进行估计,采用均值估计对冲击衰减系数与损伤因子进行估计,最后通过仿真算例证明了该模型的合理性与有效性。(2)对于随机冲击会导致产品退化进程产生突增退化量和加速产品退化,同时总退化量又会使突发失效阈值发生变化,建立了产品在变退化速率与连续变失效阈值下的竞争失效可靠性综合评估模型。假定突发失效阈值为与产品总退化量相关的单调递减线性函数,而退化速率的变化则与冲击次数有关,从而建立了产品的竞争失效可靠性模型,最后选用Sandia国家实验室微机电系统的微型引擎数据来进行仿真,证明了模型的可行性。(3)对于在连续性退化进程中可能同时存在多冲击类型的情况,建立了多冲击类型下的产品变阈值竞争失效可靠性综合评估模型。通过变阈值失效模型分析了当外界存在多冲击类型时产品的主要失效模式,选用极值冲击模型给出了竞争失效可靠性模型的具体表达式,最后仿真算例选用某型雷达转向系统电动机部件数据,从而证明模型的有效性和合理性。


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