加速寿命试验与无失效数据下的发射装置可靠性建模与分析方法研究

发布时间：2020-08-12 13:19

【摘要】：发射装置作为武器装备重要组成部分,肩负着捍卫国家主权,保卫领土完整的重任,其性能、技术和质量水平是一个国家国防工业建设的核心。随着我国科学技术的迅速发展和制造水平的不断提升,越来越多的武器装备体现出高可靠长寿命的特点。然而由于武器装备的研制多以开发新型装备、实现性能指标为目的,在技术水平取得突破之后,质量可靠性工程的相关研究却受到忽视,造成了其快速发展背后的不平衡现象,导致武器装备在全寿命周期的各阶段中出现脱节,严重制约了我国武器装备的水平。此外,现有的加速寿命试验和无失效数据分析技术的应用多以一般的工程机械为对象,对于发射装置这类性能要求极高、工作环境复杂的武器装备,相关的寿命试验和可靠性建模分析方法还非常缺乏。因此,迫切需要针对发射装置的功能结构特点,开展发射装置可靠性评估技术体系的研究。对发射装置的可靠性建模与寿命评估是可靠性理论在工程实际中的具体应用,是发射装置从前期设计预研到后期投产使用整个寿命阶段不可或缺的重要环节,对其可靠性的提高、使用寿命的延长以及质量的保障提供了重要依据。将加速寿命试验和无失效数据相关理论与发射装置的可靠性评估相结合,以典型的寿命分布模型为基础,根据发射装置及其关键部件的特性有针对地展开研究,建立对应的可靠性数学分析模型,结合现场寿命试验中采集的相关数据,实现对发射装置的可靠性评估及寿命预测。本论文围绕发射装置及其关键有寿件在可靠性研究中亟需解决的关键技术与方法,在可靠性建模分析、加速寿命试验、无失效数据处理等方面进行深入研究,主要研究工作包括:(1)以发射装置空气涡轮机高速叶轮为研究对象,提出了高速叶轮在小样本加速寿命试验下的可靠性及寿命评估方法。根据设计预研阶段高速叶轮样本数量极少的特点,分析了其寿命分布模型及现有寿命评估方法的局限性,通过历史寿命数据确定其寿命分布参数,结合逆幂率加速模型构建了适用于小样本下高速叶轮的加速寿命试验可靠性评估模型。以某型发射装置的高速叶轮为例,设计并实施加速寿命试验并进行可靠性建模及寿命评估。(2)提出了针对加速寿命试验的非参数预测推断方法,并在此基础上引入不精确概率理论对方法进行拓展研究。根据发射装置在试验验证阶段呈现的失效机理复杂、工作环境多变等特点,利用加速寿命试验、非参数方法和不精确概率,构建了适用于复杂工作环境下的可靠性预测模型,重点研究了基于少量基础假设条件下加速寿命数据的分析问题,提出了基于不精确概率的非参数预测推断方法,解决了传统参数方法中存在的数据误差问题,为不精确概率理论在发射装置加速寿命试验中的实际应用提供了有力的理论支撑。(3)提出了不精确概率的加速寿命试验可靠性生存分析方法,研究了加速寿命试验下不精确概率的量化。针对发射装置控制台电控模块进行加速寿命试验,借助于加速模型中寿命分布关系的研究思路,通过生存分析对数秩检验,构建了加速寿命等效转换上下限估计模型,得到了电控模块可靠度上下限生存函数,解决了加速寿命试验中不同应力水平下建模失真的问题,实现了在加速寿命试验下应用不精确概率的生存分析方法对发射装置电控模块的可靠性分析。(4)提出了适用于无失效数据下指数型数据和成败型数据的E-Bayes估计可靠性分析方法。针对发射装置在生产使用阶段无失效数据的特点,对于装置的电控系统寿命数据,结合无失效数据的指数分布寿命模型,对其失效率进行E-Bayes估计;对于发射装置整体的现场试验数据,提出环境因子的无失效数据融合方法,构建了正常应力水平下无失效数据的E-Bayes可靠性评估模型。针对不同的现场试验情况,改进了E-Bayes估计方法,建立了发射装置无失效数据的可靠性评估模型,解决了缺乏失效信息的情况下进行可靠性建模的问题,对原有方法在实际应用中超参数的取值提供了参考,完善了可靠性分析及寿命评估方法体系,实现了发射装置的可靠性评定。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ06

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