基于性能退化分析的可靠性方法研究

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1、^^1fr4：'^-电备科故:kUNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目基于性能退化分析的可靠性力法研究_-学科专业机械电子工程学号201011080101作者姓名_____________袁容________________指导教师黄洪钟教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研

2、究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：I%日期：7〇/r年么月V日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：襄%导师签

3、名：为，日期：X#6月&日分类号密级注1UDC学位论文基于性能退化分析的可靠性方法研究（题名和副题名）袁容（作者姓名）指导教师黄洪钟教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业机械电子工程提交论文日期2015年5月30日论文答辩日期2015年6月6日学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONRELIABILITYMODELINGANDANALYSISMETHODSBASEDONTHEPERFORMANCEDEGRAD

4、ATIONADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MechatronicsEngineeringAuthor:RongYuanAdvisor:Prof.Hong-ZhongHuangSchool:SchoolofMechtronicsEngineering摘要摘要可靠性工程从20世纪50年代诞生以来，一直受到学术界和工业界的极大关注，它与人身安全和社会经济效益等密切相关，是保障产品性能及安全性的强

5、有力工具。历经半个多世纪的发展，可靠性理论和方法已被广泛应用于核电、交通、机械、电子及航空航天等重要领域。传统可靠性建模与分析方法主要是通过收集大量的失效数据，以概率论为基础进行可靠性设计与评估。随着科技的迅猛发展，重大装备正朝着大型化、精密化、复杂化和智能化的方向发展，加上新材料、新工艺及新技术的使用，其可靠性越来越高，以致很难在较短时间内收集到大量的失效数据。因此，无失效数据或失效数据较少就成为了制约重大装备可靠性设计与评估的关键因素之一。在产品的全生命周期内，除了可靠性试验收集的失效数据及信息外，还有一些信息在一定程度

6、上也反映了可靠性的特性，如性能退化数据。在无失效数据或失效数据较少的情况下，如何综合利用上述信息已成为解决实际工程中可靠性难题的主要手段。鉴于此，本文对基于性能退化的可靠性建模与分析方法及工程应用展开相关的研究，其主要研究内容和研究成果如下：(1)基于非线性疲劳损伤累积模型的性能退化可靠性分析。为提高疲劳损伤累积模型的计算精度、完善其适用范围，本文基于Manson-Halford提出的损伤曲线法，通过引入载荷幅值比率，提出一种改进型损伤曲线法，该方法综合考虑了加载次序和载荷间相互作用效应的影响，具有较广的适用性。同时，提出改

7、进型连续损伤力学的非线性疲劳损伤累积模型，此模型揭示了疲劳损伤的本质，考虑了材料的能量耗散宏观特性、平均应力、最大应力、材料的循环硬化和循环软化等因素对连续损伤的影响。此外，综合考虑疲劳损伤累积和性能退化的关系，本文在改进型损伤曲线法基础上，通过引入强度退化系数到疲劳损伤累积模型中，建立基于疲劳损伤累积模型的性能退化分析方法，并用案例分析结果验证所提模型和方法的可行性与准确性。(2)基于鞍点近似的性能退化可靠性分析。针对高可靠、长寿命产品的无失效数据或失效数据较少给传统可靠性分析带来极大困扰的难题，将鞍点近似法引入到性能退化

8、可靠性分析中。同时，结合性能退化数据的特点，利用退化轨迹模型和随机过程模型的可靠性分析方法对所提模型进行对比验证，最后对某激光器的可靠性进行评估。I摘要(3)考虑外部冲击作用的性能退化可靠性分析。对于突发失效，运用Poisson过程描述外部载荷，并根据应力强度干涉（StressStreng