基于故障率相关的加工中心的可靠性及风险评估

发布时间：2017-10-24 01:31

  本文关键词：基于故障率相关的加工中心的可靠性及风险评估

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【摘要】：加工中心是集多种技术于一体，结构复杂、工序集中、工艺复合的数控装备，系统可靠性与各个子系统固有可靠性及它们之间的故障相关性密切相关。传统基于现场故障试验数据的子系统可靠性评价与风险评估忽略故障相关性，给子系统可靠性和故障风险评估带来一定误差，严重影响后续的可靠性设计、维修及可靠性增长等工作，因此，基于故障相关性分析的加工中心子系统可靠性和故障风险评估研究具有重要的理论意义与实践价值。 论文依托国家自然基金项目，结合国产某系列加工中心故障信息，借助有向图的相关理论来进行加工中心子系统故障关联结构建模分析；引入Pagerank算法实现机床各个子系统的故障相关影响度的量化，结合相关影响度和全概率公式构造子系统固有可靠性模型并对其固有可靠性进行评价；最后在综合各种故障风险因素、考虑故障相关性的基础上，使用灰色关联度—TOPSIS方法进行故障风险的综合评估。 主要内容如下： （1）基于故障有向图及Pagerank算法的加工中心子系统故障相关性分析 将子系统之间的故障影响关系抽象成有向图模型，借助图论中邻接矩阵的概念进行有向图的矩阵化处理。故障有向图中每个子系统的故障相关度分为故障相关影响度和故障相关被影响度，接着将子系统的故障相关影响度问题转化成复杂网络节点重要度求解问题。借助Pagerank算法，引入故障有向图的邻接矩阵和Markov概率转移矩阵，计算出子系统基于故障相关的被影响度；将有向图进行转置变换获取新的概率转移矩阵，计算子系统基于故障相关的影响度。 （2）基于全概率公式的加工中心子系统固有可靠性建模及评价 对于故障相关被影响度较高的子系统进行故障数据分析，利用Minitab软件进行趋势检验确定最优分布，，获得子系统的综合可靠性Weibull模型，借助全概率公式构造综合可靠性、固有可靠性及故障相关影响度因子之间的关系推导出子系统固有可靠度模型，调用Matlab中的trapz函数进行定积分求解获得子系统的固有MTBF点估计值。 （3）基于灰色关联度TOPSIS法的加工中心子系统故障风险综合评价 综合考虑故障相关性、故障维修时间、故障频次及故障严重程度，借助灰色关联度TOPSIS方法对加工中心子系统的故障风险进行综合评价，为设备的维修及维护策略制定提供依据。根据子系统故障风险值制定相应的设备维护及维修措施。
【关键词】：故障相关性 故障有向图 Pagerank算法 全概率公式 灰色关联度—TOPSIS方法
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题来源与背景11
• 1.2 相关失效分析技术国内外研究现状11-13
• 1.3 网络节点重要度分析国内外研究现状13-14
• 1.4 数控机床可靠性评估技术国内外研究现状14
• 1.5 风险评估技术国内外研究现状14-15
• 1.6 主要内容及技术路线15-19
• 第2章 加工中心的故障相关性分析19-45
• 2.1 故障传递有向图模型19-23
• 2.1.1 图的相关概念19-20
• 2.1.2 故障传递有向图模型20-21
• 2.1.3 有向图的矩阵化处理21-23
• 2.2 复杂网络节点重要度常用指标及其计算23-27
• 2.2.1 基于度数的节点重要度23
• 2.2.2 基于紧密度的节点重要度23-24
• 2.2.3 基于介数的节点重要度24-25
• 2.2.4 基于特征向量的节点重要度25-27
• 2.3 Pagerank 算法27-33
• 2.3.1 Pagerank 算法背景27
• 2.3.2 Pagerank 算法原理27-31
• 2.3.3 PR 值的矩阵化计算31-33
• 2.4 基于 Pagerank 算法的加工中心子系统故障相关度计算33-35
• 2.4.1 故障相关被影响度计算33-34
• 2.4.2 故障相关影响度计算34-35
• 2.5 加工中心故障相关性分析35-43
• 2.5.1 加工中心子系统划分35-37
• 2.5.2 加工中心故障分析37
• 2.5.3 加工中心子系统故障相关性建模37-38
• 2.5.4 子系统相关性影响度与被影响度计算38-43
• 2.6 本章小结43-45
• 第3章 加工中心子系统固有可靠性建模及评估45-67
• 3.1 基于全概率公式的固有故障率分析45-50
• 3.1.1 全概率公式介绍45-46
• 3.1.2 加工中心子系统固有故障率分析46-50
• 3.2 加工中心子系统综合故障率分析50-59
• 3.2.1 故障信息采集及模型确定50-51
• 3.2.2 威布尔分布模型51-52
• 3.2.3 模型参数估计52-53
• 3.2.4 分布假设检验53-59
• 3.3 子系统固有可靠性模型59-61
• 3.4 可靠性模型对比61-64
• 3.5 子系统可靠性评价64-66
• 3.5.1 子系统 MTBF 的观测值64
• 3.5.2 子系统 MTBF 的点估计值64-66
• 3.6 本章小结66-67
• 第4章 加工中心子系统故障风险评估及维护策略67-81
• 4.1 加工中心故障风险因素分析67-71
• 4.1.1 加工中心子系统关联故障分析67-68
• 4.1.2 加工中心故障风险指标体系68-69
• 4.1.3 加工中心各子系统故障自身危害度指标69-71
• 4.1.4 加工中心子系统后继故障风险因素分析71
• 4.2 风险评估方法简介71-77
• 4.2.1 方法概述71-73
• 4.2.2 灰色关联度—TOPSIS 法计算步骤73-77
• 4.3 加工中心子系统故障风险评估77-80
• 4.4 本章小结80-81
• 第5章 结论与展望81-83
• 5.1 结论81-82
• 5.2 展望82-83
• 参考文献83-89
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果89-91
• 致谢91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1086415