基于不确定性的可靠性方法和系统状态综合评价研究

发布时间：2017-11-16 19:07

  本文关键词：基于不确定性的可靠性方法和系统状态综合评价研究

  更多相关文章： 不确定性 性能退化 失效相关 模糊逆变换 系统状态

【摘要】：伴随功能复杂、科技含量高的产品在日常生活和工业生产的使用日渐增多,人们逐渐认识到产品自身稳健性和安全性的重要,而可靠度和系统状态等级是反映产品的稳健性和安全性的量化表达形式,因此,可靠性和系统状态综合评价方法得到了越来越多的运用和认可,但是随着研究和运用地深入和推广,可靠性和系统状态综合评价存在的局限也渐渐暴露,主要表现在:1)在随机不确定性可靠性研究中,随着对于信息认识的逐渐深入,不确定性的种类得到了扩展,已由随机不确定性拓展到了模糊不确定性、灰色不确定性等,因此,传统可靠性方法已经不能适应分析由不确定性引起的产品失效问题,需要把新的理论加入到可靠性研究中,更加贴切地解决实际问题;2)在系统状态综合评价方法中,以层次分析法为基础的系统状态综合评价及其衍生的方法是应用最为广泛的评价方法,虽然它们的优点很多,实际运用广泛,但是在评价结果的转换和评价的时效性等方面存在不足,需要进一步研究改进。基于以上说明,本文主要从产品性能退化可靠性的不确定性、离散时间状态的模糊系统可靠性、未确知不确定性的系统可靠性、系统状态综合评价法的快速方法和系统状态综合评价结论的定性转换方法几方面开展研究。具体工作内容如下:1)针对产品常见的性能退化型失效过程中存在的大量不确定性问题,分别引入模糊理论、盲数理论和云理论,对含有不确定性信息的产品性能退化可靠性分别进行研究。主要从三个方面进行了分析:(1)在传统的基于性能退化数据的可靠性分析中,引入模糊失效阀值的概念,推导出基于模糊失效阀值的性能退化可靠性分析方法;(2)针对产品性能退化过程中,多种不确定性共存的特点。把盲数理论引入性能退化可靠性分析中,推导出基于盲数理论的性能退化数据的可靠性分析方法,解决了性能退化过程具有多种不确定共存的问题;(3)针对在性能退化可靠性分析方法中,随机不确定性和模糊不确定性共存的情况,引入云理论,同时借鉴蒙特卡洛法基本思想和设置最小隶属度阀值,形成了基于性能退化数据的云理论-蒙特卡罗产品性能退化可靠度数值仿真方法,解决了利用数值仿真方法求解产品性能退化可靠性中同时包含模糊不确定和随机不确定性的问题。2)模糊可靠性主要解决可靠性存在模糊不确定性的问题,在模糊系统时效可靠性计算中,积分计算不可避免,针对大部分模糊系统时效可靠性分布函数的求解过程中,难以得到积分原函数的难题,提出离散时间状态下的模糊系统可靠性计算方法。把产品的工作时间进行离散化,借鉴积分的基本思想,把传统的模糊系统时效可靠性计算方法转换为离散时间状态下的模糊系统可靠性计算,最后通过算例说明了当时间离散点增加到一定数量后,能够达到要求的精度。3)由于人为因素引起信息认识的不完整性,导致传统的随机理论不能解决这类问题,在系统可靠性计算中引入未确知理论,在广义应力-强度干涉模型和系统可靠性结构模型(串联结构和并联结构)基础上,分析了载荷对系统的组成零部件失效的影响,得到基于未确知理论的系统部件失效独立和失效相关下系统可靠性计算方法,实现了在考虑未确知不确定性下的系统部件独立失效和相关失效的系统可靠度计算。4)针对系统状态综合评价结果由定量转换为定性结果中,缺乏理论支撑的问题,提出了基于模糊逆变换的系统状态综合评价结果定性转换方法。首先,通过基于模糊层次的系统状态综合评价算得系统状态的定量结果,然后,通过模糊逆变换方法,把系统状态综合评价的定量结果转换为定性结果,解决了传统定性转换方法过程生硬、无理论支撑的问题。5)针对以层次分析法为基础的系统状态综合评价需要多人参与,过程繁琐引起的状态评价方法缺乏时效性的问题,提出了基于灰色关联和层次分析的系统状态综合评价方法。首先,利用层次分析法获得底层元素关于顶层评价指标的相对权重,然后,通过灰色关联法求得底层元素关于状态等级的隶属度,最后,把算得的数值进行复合运算,得到系统最终的状态等级;实现了在少数人员参与下,系统状态等级的快速评价,到达了快速评价的目标。
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB114.3

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本文编号：1193358