渐变阈值下机械产品的可靠性设计

第1章绪论1 1.1研究背景与意义1 1.2国内外研究现状2 1.2.1基于退化量分布可靠性的发展及研究现状2 1.2.2基于退化轨迹可靠性的发展及研究现状3 1.2.3基于随机过程的发展及研究现状4 1.2.4基于竞争失效的可靠性发展及研究现状5 1.2.5国内外研究中存在的主要问题7 1.3主要研究内容9 第2章性能退化理论及试验数据处理12 2.1概述12 2.2性能退化12 2.2.1失效模式分析14 2.2.2退化数据16 2.2.3退化量的统计模型18 2.2.4退化失效模型19 2.3性能退化试验20 2.3.1退化量选取与数据结构21 2.3.2常应力退化试验22 2.3.3加速退化试验22 2.3.4加速退化因子23 2.3.5加速退化方程模型23 2.4基于性能退化数据的变阈值分析方法与参数估计24 2.4.1基于性能退化数据的变阈值分析方法24 2.4.2常见的待估计参数与估计方法25 2.5基于*大似然法的随机过程模型参数估计26 2.5.1维纳过程相关参数的*大似然估计27 2.5.2伽马过程参数的*大似然估计28 2.6基于矩估计法的退化轨迹模型参数估计30 2.6.1矩估计法介绍30 2.6.2退化轨迹模型参数的矩估计31 2.7基于*小二乘法的退化轨迹模型参数估计33 2.7.1实例背景简介35 2.7.2基于随机过程模型的可靠度仿真分析36 2.7.3基于退化轨迹模型可靠度仿真分析37 2.7.4仿真结果对比39 2.8本章小结40 第3章单性能参数退化的可靠性设计41 3.1概述41 3.2基于退化量分布的可靠性建模42 3.2.1正态型退化分布模型42 3.2.2威布尔型退化分布模型44 3.3基于退化轨迹的可靠性建模46 3.4基于随机过程的可靠性建模49 3.5算例分析51 3.5.1基于退化量分布的可靠性算例51 3.5.2基于退化轨迹的可靠性算例54 3.5.3基于随机过程的可靠性算例57 3.6竞争失效可靠性分析59 3.6.1突发失效模型59 3.6.2退化失效模型59 3.6.3竞争失效模型60 3.7模型参数估计61 3.7.1突发失效模型64 3.7.2退化失效模型66 3.7.3竞争失效模型66 3.8本章小结69 第4章多性能参数退化的竞争失效分析71 4.1概述71 4.2基于多元退化分布模型72 4.3基于多元Gamma随机过程模型75 4.4算例分析77 4.4.1基于多元正态分布模型的实例分析78 4.4.2基于多元Gamma随机过程模型的实例分析82 4.5本章小结83 第5章基于刚度退化的刀架振动传递路径系统可靠性84 5.1动力伺服刀架振动传递路径系统模型建立84 5.1.1振动传递路径理论和基础84 5.1.2动力伺服刀架振动传递路径模型建立85 5.2刚度退化理论与退化模型的建立87 5.2.1刚度累积损伤理论与基础87 5.2.2退化模型的建立88 5.3考虑刚度退化的振动传递路径系统模型建立89 5.4随机有限元法求解系统传递可靠度90 5.4.1随机结构特征值分析的随机有限元法90 5.4.2系统可靠性分析92 5.4.3可靠度数值计算93 5.5蒙特卡洛法验证分析94 5.5.1蒙特卡洛法可靠度数值计算95 5.5.2对比验证分析95 5.6本章小结96 第6章刀架振动传递路径系统的稳健优化设计98 6.1可靠性灵敏度概述98 6.2可靠性灵敏度分析常用方法99 6.2.1基于二阶矩技术的可靠性灵敏度分析100 6.2.2基于Monte Carlo法的可靠性灵敏度分析103 6.3系统可靠性灵敏度分析105 6.4稳健优化设计概述109 6.5稳健优化设计方法110 6.5.1设计变量的选取111 6.5.2目标函数的确定111 6.5.3约束条件的确定113 6.5.4构建数学模型113 6.6基于频率变化和时变的灵敏度优化设计114 6.7结果分析116 6.8本章小结117 第7章考虑突发失效阈值变化的产品可靠性设计119 7.1概述119 7.2冲击模型120 7.2.1极值冲击模型120 7.2.2运行冲击模型120 7.2.3δ冲击模型121 7.3两种失效模式下产品的可靠性分析122 7.3.1性能退化失效模型122 7.3.2突发失效模型123 7.4极值冲击和运行冲击下产品的可靠度124 7.4.1极值冲击下的可靠度124 7.4.2运行冲击下的可靠度126 7.5基于两种冲击模型的算例分析127 7.5.1基于极值冲击的产品可靠性分析128 7.5.2基于运行冲击的产品可靠性分析129 7.6考虑突发失效阈值离散变化的可靠性分析130 7.6.1外界冲击载荷的多样性分析130 7.6.2突发失效模型131 7.6.3产品可靠性建模132 7.7考虑突发失效阈值连续变化的可靠性分析133 7.7.1突发失效模型133 7.7.2产品可靠性建模134 7.8算例分析136 7.8.1突发失效阈值离散变化下的可靠性分析137 7.8.2突发失效阈值连续变化下的可靠性分析138 7.9本章小结140 第8章考虑冲击载荷大小和时间间隔的产品可靠性设计141 8.1概述141 8.2外界冲击载荷的描述141 8.2.1外界冲击载荷大小的描述141 8.2.2外界冲击载荷时间间隔的描述142 8.3不考虑冲击时间间隔下产品可靠性模型143 8.3.1系统描述143 8.3.2突发失效模型144 8.3.3性能退化失效模型144 8.3.4产品可靠性建模145 8.4考虑冲击时间间隔下的产品可靠性模型147 8.4.1突发失效模型147 8.4.2产品可靠性建模147 8.5实例分析148 8.6本章小结150 第9章基于退化轨迹和随机过程的变失效阈值可靠性设计152 9.1概述152 9.2系统描述与模型建立154 9.2.1基于极值冲击损伤的竞争失效模型154 9.2.2考虑密集冲击的delta冲击的竞争失效模型156 9.3复杂冲击过程下产品可靠度分析模型推导157 9.3.1基于极值冲击损伤的竞争失效模型推导157 9.3.2考虑密集冲击的delta冲击竞争失效模型推导163 9.4算例分析168 9.4.1算例背景介绍168 9.4.2算例结果分析169 9.5系统描述与产品失效过程分析173 9.5.1系统描述173 9.5.2基于随机过程模型的失效模型分析173 9.6基于随机过程模型的三阶段可靠度分析模型建立176 9.7数值算例与仿真179 9.8本章小结186 第10章结论与展望187 10.1结论187 10.2展望189 参考文献191