基于性能退化数据的产品竞争失效可靠性评估方法及理论研究

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1、国内图书分类号：O213.2TB114.3密级：公开国际图书分类号：519.2西南交通大学研究生学位论文基于性能退化数据的产品竞争失效可靠性评估方法及理论研究年级2015级姓名尹继东申请学位级别理学硕士专业统计学指导老师唐家银副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:O213.2TB114.3U.D.C:519.2SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisStudyonReliabilityEvaluationMethodandTheoryofProductCompetitiv

2、eFailureBasedonPerformanceDegradationDataGrade:2015Candidate:YinJidongAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:StatisticsSupervisor:AssociateProf.TangJiayinMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要可靠性是评估产品性能及安全性的理论依据，一直受到学术界和工业界学者的青睐。传统可靠性评估方法以概率论为基础，通过大量的失效数据进行建模分析，但随着工业技术的进

3、步，新材料的使用，以致很难在短时间内收集到大量的失效数据，无失效数据或少失效数据制约产品可靠性评估。故此，除了采用寿命试验收集到失效数据外，性能退化数据在一定程度上也能反映产品的可靠性。利用性能退化数据进行可靠性建模评估时，考虑到产品的失效过程受外界各种随机冲击的影响，性能退化的同时产品伴随着各种模式的突发性失效，产品的失效存在竞争性。于是，本文将对基于性能退化数据的竞争失效可靠性建模分析方法及工程化应用展开相关研究，其主要研究内容如下：(1)基于性能退化数据进行产品可靠性建模，性能退化程度可能诱发多种模式的突发性失效，分析了性能退化

4、失效与突发性失效之间的联系，分别建立了性能退化失效与突发性失效独立及相关情形下产品的可靠性评估模型，并给出了特定失效模式下产品的寿命分布。(2)为了分析性能退化程度对突发失效的影响，引入Copula理论，通过Copula函数来刻画其相关性。给出了性能退化失效与突发性失效相依情形下的产品可靠性分析方法，算例分析表明，随着Copula相关程度的增加，产品工作到后期可靠度值偏小。(3)受冲击载荷的影响，产品的失效往往由所受应力超过其强度而引起。产品的强度受材料特征、结构及制造过程的不同，呈现为一随机变量，分析了既定强度阈值与随机强度阈值下产

5、品的可靠性评估，建立了载荷冲击与性能退化交互作用相关性失效情形下产品的可靠性评估模型，给出了随机冲击作用下产品的可靠度计算方法。(4)传统可靠性统计分析认为产品强度恒定或者强度是一静态的随机变量，然而，随着疲劳、侵蚀、老化等性能的衰退，产品的强度会逐渐递减，且递减过程是一个连续的状态。故此，构造了强度阈值退化轨迹模型，建立了软失效与硬失效共存下的竞争失效模型；分析了冲击型失效情形下产品的失效特征，给出了软失效、硬失效及冲击型失效模式下的产品竞争失效可靠性评估方法，计算了产品的可靠度；算例分析了模型的可行性。西南交通大学硕士研究生学

6、位论文第II页关键词：性能退化；突发失效；Copula理论；竞争失效；冲击模型；软失效；硬失效次序统计量理论西南交通大学硕士研究生学位论文第III页AbstractThereliabilityisatheoreticalbasisforevaluatingtheperformanceandsafetyoftheproducts.Ithasalwaysbeenfavoredbyacademicsandindustryscholars.Traditionalreliabilityevaluationmethodsarebasedonpro

7、babilitytheory,andmodelingandanalysisbyalargenumberoffailuredata.However,withtheprogressofindustrialtechnologyandtheuseofnewmaterials,itisdifficulttocollectalargeamountoffailuredatainashorttime,zerofailuredataorlessfailuredatatorestrictthereliabilityevaluationofproducts

8、.Therefore,inadditiontocollectingfailuredatafromlifetest,performancedegradationdatacanreflectthereliabilityofp