基于竞争失效的产品可靠性评估
发布时间：2021-08-18 14:10
为深入研究产品部件的可靠性,构建了竞争失效模型。基于退化失效和冲击失效的关联性建立竞争失效模型,在此基础上推导出产品的可靠度分析模型;引入Gamma过程对自然退化失效过程建模,通过退化增量描述随机冲击对自然退化的影响;引入Poisson过程对随机冲击失效过程建模,通过失效阈值的递减描述自然退化对随机冲击的影响;以具有退化失效和冲击失效特点的防滑刹车控制盒为对象,进行了可靠性对比分析,验证了竞争失效模型的合理性和有效性,为产品部件的可靠性评估提供了一种新的思路。
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(01)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【图文】：
退化失效过程
（总第45-）（下转第42页）4实例分析防滑刹车控制盒是防滑刹车系统的中枢，控制盒根据机轮速度传感器的信号，连续检测和判断机轮的速度变化，输出电信号控制伺服阀即时地解除或者减小刹车的压力，使防滑刹车系统自动准确地调节刹车的压力，适应多种跑道，提高刹车效率，保障系统安全可靠运行［15］，其原理框图如图4所示。防滑刹车控制盒的可靠性水平对装置的可靠性水平和维护费用产生非常重要的影响［16］。图4防滑刹车控制盒原理框图对防滑刹车控制盒进行实时检测得到速度信号和控制电流在正常工作下的对应关系，以此作为标准。检测同等速度信号下输出的控制电流，将其与标准控制电流的偏差量定义为性能参数。利用文献［17］提出的设计模型，搭建蒙特卡罗仿真模型，得到式（13）中的相关参数，退化失效阈值L=6A，冲击失效阈值。假设冲击过程服从=0.015的泊松分布，冲击的冲击强度为，冲击造成的退化量。图5可靠度曲线从图5中可以看出，冲击失效模式下，对产品前期的可靠性评估出现高估问题；退化失效模式下，对产品中后期的可靠性出现高估问题。这是因为单一失效模式下忽略了产品在不同运行阶段多失效模式并存相互影响的问题。产品服役的前期，产品的退化量较少，冲击的失效阈值较高，产品对外界冲击的抵抗能力较强，产品的可靠性较高，但外界冲击增加了产品的退化量，产品的可靠性有所降低。随着产品服役时间的增加，外界的冲击增加了产品的退化量，同时退化减弱了产品对外界冲击的抵抗能力。特别是产品服役的后期，自然退化比较严重，对外界冲击的抵抗能力迅速降低，同时冲击对退化的影响变得更加显著，所以发生退化型失效和冲击型失效的概率都大大增加，此时，产品的可靠度随服役时间的增加迅速下
外界冲击的抵抗能力较强，产品的可靠性较高，但外界冲击增加了产品的退化量，产品的可靠性有所降低。随着产品服役时间的增加，外界的冲击增加了产品的退化量，同时退化减弱了产品对外界冲击的抵抗能力。特别是产品服役的后期，自然退化比较严重，对外界冲击的抵抗能力迅速降低，同时冲击对退化的影响变得更加显著，所以发生退化型失效和冲击型失效的概率都大大增加，此时，产品的可靠度随服役时间的增加迅速下降，产品处于故障的高发期，此时需要减少产品检修周期，增加产品检修时间，必要时需要对产品进行更换。图6可靠度曲线对比图考虑两个竞争失效模式之间独立和相关时的两种情形如图6所示。从图6中可以看出，产品在使用前期两种竞争模式下可靠性随时间呈现出线性变化，这是因为产品使用初期，产品退化量少，抵抗冲击的能力强，两种模式均不足以引起产品失效，但是随着时间的增加，两种方式相互影响的作用越来越明显，表现出较大的差异。综合两种模式来看，两个竞争失效过程相互独立的情况下，可靠度评估的结果更乐观，但产品的实际状况是两个竞争失效过程相互影响，本文模型更加符合实际情况。5结论本文通过Gamma过程刻画自然退化现象，引入Poisson过程刻画冲击现象，通过冲击失效阈值的递减过程描述退化对冲击的影响，通过退化增量描述冲击对退化的影响，根据两者的关联关系建立竞争失效模型，基于该模型推导出产品部件可靠度模型。通过对防滑刹车控制盒的可靠度评估可见，单一失效模式对产品失效模式考虑不全面，独立竞争失效对产品可靠性评估过于乐观，考虑相关竞争失效可以更准确地评估产品可靠性。参考文献：［1］魏高乐，陈志军.考虑异常数据剔除的产品可靠性评估［J］.空军工程大学学报（自然科学版），20
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空产品外场使用可靠性评估方法[J]. 蔡忠义,张强,陈云翔,项华春. 火力与指挥控制. 2018(05)
[2]基于竞争失效的单部件系统可靠性建模与维修[J]. 张延静,马义中,欧阳林寒,王娟,刘丽君. 系统工程与电子技术. 2017(11)
[3]相关竞争失效场合雷达功率放大系统可靠性评估[J]. 潘刚,尚朝轩,梁玉英,蔡金燕,孟亚峰. 电子学报. 2017(04)
[4]竞争失效产品部分加速寿命试验的统计分析[J]. 师义民,师小琳. 西北工业大学学报. 2017(01)
[5]基于变失效阈值的竞争失效可靠性模型[J]. 黄文平,周经伦,宁菊红,金光. 系统工程与电子技术. 2017(04)
[6]考虑异常数据剔除的产品可靠性评估[J]. 魏高乐,陈志军. 空军工程大学学报(自然科学版). 2016(05)
[7]输入输出受限的无人机防滑刹车系统容错控制[J]. 孙辉,闫建国,屈耀红. 北京航空航天大学学报. 2017(06)
[8]随机环境应力冲击下基于多参数相关退化的导弹部件寿命预测[J]. 王浩伟,滕克难,李军亮. 航空学报. 2016(11)
[9]成败型产品可靠性的Bayes验收方案研究[J]. 刘海涛,张志华,董理. 兵工学报. 2016(03)
[10]飞机全电防滑刹车系统稳定动态面控制[J]. 李兵强,陈晓雷,林辉,戴志勇. 系统工程与电子技术. 2016(05)
硕士论文
[1]基于FPGA的航空机轮防滑刹车控制器的研究与设计[D]. 肖波.中南大学 2009
本文编号：3350034
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(01)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【图文】：
退化失效过程
（总第45-）（下转第42页）4实例分析防滑刹车控制盒是防滑刹车系统的中枢，控制盒根据机轮速度传感器的信号，连续检测和判断机轮的速度变化，输出电信号控制伺服阀即时地解除或者减小刹车的压力，使防滑刹车系统自动准确地调节刹车的压力，适应多种跑道，提高刹车效率，保障系统安全可靠运行［15］，其原理框图如图4所示。防滑刹车控制盒的可靠性水平对装置的可靠性水平和维护费用产生非常重要的影响［16］。图4防滑刹车控制盒原理框图对防滑刹车控制盒进行实时检测得到速度信号和控制电流在正常工作下的对应关系，以此作为标准。检测同等速度信号下输出的控制电流，将其与标准控制电流的偏差量定义为性能参数。利用文献［17］提出的设计模型，搭建蒙特卡罗仿真模型，得到式（13）中的相关参数，退化失效阈值L=6A，冲击失效阈值。假设冲击过程服从=0.015的泊松分布，冲击的冲击强度为，冲击造成的退化量。图5可靠度曲线从图5中可以看出，冲击失效模式下，对产品前期的可靠性评估出现高估问题；退化失效模式下，对产品中后期的可靠性出现高估问题。这是因为单一失效模式下忽略了产品在不同运行阶段多失效模式并存相互影响的问题。产品服役的前期，产品的退化量较少，冲击的失效阈值较高，产品对外界冲击的抵抗能力较强，产品的可靠性较高，但外界冲击增加了产品的退化量，产品的可靠性有所降低。随着产品服役时间的增加，外界的冲击增加了产品的退化量，同时退化减弱了产品对外界冲击的抵抗能力。特别是产品服役的后期，自然退化比较严重，对外界冲击的抵抗能力迅速降低，同时冲击对退化的影响变得更加显著，所以发生退化型失效和冲击型失效的概率都大大增加，此时，产品的可靠度随服役时间的增加迅速下
外界冲击的抵抗能力较强，产品的可靠性较高，但外界冲击增加了产品的退化量，产品的可靠性有所降低。随着产品服役时间的增加，外界的冲击增加了产品的退化量，同时退化减弱了产品对外界冲击的抵抗能力。特别是产品服役的后期，自然退化比较严重，对外界冲击的抵抗能力迅速降低，同时冲击对退化的影响变得更加显著，所以发生退化型失效和冲击型失效的概率都大大增加，此时，产品的可靠度随服役时间的增加迅速下降，产品处于故障的高发期，此时需要减少产品检修周期，增加产品检修时间，必要时需要对产品进行更换。图6可靠度曲线对比图考虑两个竞争失效模式之间独立和相关时的两种情形如图6所示。从图6中可以看出，产品在使用前期两种竞争模式下可靠性随时间呈现出线性变化，这是因为产品使用初期，产品退化量少，抵抗冲击的能力强，两种模式均不足以引起产品失效，但是随着时间的增加，两种方式相互影响的作用越来越明显，表现出较大的差异。综合两种模式来看，两个竞争失效过程相互独立的情况下，可靠度评估的结果更乐观，但产品的实际状况是两个竞争失效过程相互影响，本文模型更加符合实际情况。5结论本文通过Gamma过程刻画自然退化现象，引入Poisson过程刻画冲击现象，通过冲击失效阈值的递减过程描述退化对冲击的影响，通过退化增量描述冲击对退化的影响，根据两者的关联关系建立竞争失效模型，基于该模型推导出产品部件可靠度模型。通过对防滑刹车控制盒的可靠度评估可见，单一失效模式对产品失效模式考虑不全面，独立竞争失效对产品可靠性评估过于乐观，考虑相关竞争失效可以更准确地评估产品可靠性。参考文献：［1］魏高乐，陈志军.考虑异常数据剔除的产品可靠性评估［J］.空军工程大学学报（自然科学版），20
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空产品外场使用可靠性评估方法[J]. 蔡忠义,张强,陈云翔,项华春. 火力与指挥控制. 2018(05)
[2]基于竞争失效的单部件系统可靠性建模与维修[J]. 张延静,马义中,欧阳林寒,王娟,刘丽君. 系统工程与电子技术. 2017(11)
[3]相关竞争失效场合雷达功率放大系统可靠性评估[J]. 潘刚,尚朝轩,梁玉英,蔡金燕,孟亚峰. 电子学报. 2017(04)
[4]竞争失效产品部分加速寿命试验的统计分析[J]. 师义民,师小琳. 西北工业大学学报. 2017(01)
[5]基于变失效阈值的竞争失效可靠性模型[J]. 黄文平,周经伦,宁菊红,金光. 系统工程与电子技术. 2017(04)
[6]考虑异常数据剔除的产品可靠性评估[J]. 魏高乐,陈志军. 空军工程大学学报(自然科学版). 2016(05)
[7]输入输出受限的无人机防滑刹车系统容错控制[J]. 孙辉,闫建国,屈耀红. 北京航空航天大学学报. 2017(06)
[8]随机环境应力冲击下基于多参数相关退化的导弹部件寿命预测[J]. 王浩伟,滕克难,李军亮. 航空学报. 2016(11)
[9]成败型产品可靠性的Bayes验收方案研究[J]. 刘海涛,张志华,董理. 兵工学报. 2016(03)
[10]飞机全电防滑刹车系统稳定动态面控制[J]. 李兵强,陈晓雷,林辉,戴志勇. 系统工程与电子技术. 2016(05)
硕士论文
[1]基于FPGA的航空机轮防滑刹车控制器的研究与设计[D]. 肖波.中南大学 2009
本文编号：3350034
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3350034.html
