一种失效相关模型的构建方法技术

本发明专利技术公开了一种失效相关模型的构建方法，包括如下步骤，测量与功能失效有关的系统参量，形成系统参量数据集；结合功能函数和系统参量数据集，分别计算不同失效模式下的功能退化量；将功能退化量标准化，并将其概率密度函数以Edgeworth级数表示；结合Edgeworth级数，获得功能退化量的近似概率密度函数和累积分布函数；将多种失效模式的功能退化量的累积分布函数作为边缘分布函数，建立基于Copula函数的表达式；基于多种Copula函数建立混合Copula函数相关模型，并分别估算模型中相关度参数与权重因子。参数与权重因子。参数与权重因子。

【技术实现步骤摘要】
一种失效相关模型的构建方法


[0001]本专利技术涉及一种失效相关模型的构建方法，属于可靠性分析


技术介绍

[0002]在外在应力的作用下，产品的失效过程存在多种失效模式。在实际情况中，由于外在应力和产品材料参数的随机性、非一致性，失效模式所对应的功能退化量也存在随机性，另一方面，不同的失效模式之间通常具有相关性，如零部件的强度退化与磨损退化。对于产品的可靠性评估，由于在实际应用中试验样本数据量通常较小，在分析中往往存在较大的误差；另一方面，由于不同失效模式所对应的功能退化量分布类型的不确定性，使得在相关性分析中，失效模式相关模型较为复杂，往往存在隐式函数，难以进行进一步简化。
[0003]随着数据处理技术的发展，对于分布类型未知的随机样本数据，其分布函数的确定方法多种多样，如分布的似然比检验法、置换检验法(Permutation Test)等；但分布的似然比检验法，其检验结果对样本数据量的依赖性较强，此外，对不同的应力变量，所确定的分布函数类型存在多样性，使得在后续的失效模式分析中，存在复杂的模型计算，使得模型实用性较差；置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种失效相关模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：测量与功能失效有关的系统参量，形成系统参量数据集；结合功能函数和系统参量数据集，分别计算不同失效模式下的功能退化量；将功能退化量标准化，并将其概率密度函数以Edgeworth级数表示；结合Edgeworth级数，获得功能退化量的近似概率密度函数和累积分布函数；将多种失效模式的功能退化量的累积分布函数作为边缘分布函数，建立基于Copula函数的表达式；基于多种Copula函数建立混合Copula函数相关模型，并分别估算模型中相关度参数与权重因子，所述多种Copula函数包括Gauss
‑
Copula函数、Clayton
‑
Copula函数和Gumbel
‑
Copula函数；基于混合Copula函数相关模型，计算失效模式相关结构的系统的可靠度和失效概率。2.根据权利要求1所述的一种失效相关模型的构建方法，其特征在于，所述测量与功能失效有关的系统参量，形成系统参量数据集的步骤包括：测量单个产品的n个系统参量{X
i
|
i＝1,2,...,n
}，所述系统参量包括外在应力、产品材料参数；对m个产品进行系统参量测量，获得m个产品的系统参量数据集{X
i,j
|
i＝1,2,...,n；j＝1,2,...,m
}，所述X
i,j
表示第j个产品的第i个系统参量。3.根据权利要求2所述的一种失效相关模型的构建方法，其特征在于，所述结合功能函数和系统参量数据集，分别计算不同失效模式下的功能退化量的步骤包括：定义s种失效模式下的功能退化量函数为G
r
(X1,X2,...,X
n
)|
r＝1,2,...,s
，功能退化量为g
r
(x1,x2,...,x
n
)|
r＝1,2,...,s；xi∈Xi|i＝1,2,...,n
；结合系统参量数据集{X
i,j
|
i＝1,2,...,n；j＝1,2,...,m
}，s种失效模式下的功能退化量数据集为{g
rj
(
·
)|
r＝1,2,...,s；j＝1,2,...,m
}，g
rj
(
·
)表示第r种失效模式下第j个产品的功能退化量数据。4.根据权利要求3所述的一种失效相关模型的构建方法，其特征在于，所述对功能退化量进行标准化，并将其概率密度函数以Edgeworth级数表示的步骤包括：计算s个失效模式下功能退化量g
r
的k阶中心矩：其中为功能退化量的均值；对各个失效模式的功能退化量g
r
进行标准化处理：结合k阶中心矩，功能退化量g
r
及其标准化后的功能退化量l
r
的概率密度函数以Edgeworth级数形式表示为：
其中，和分别为标准正态密度分布函数及其i阶偏导数，c
i
|
i＝0,1,2,...,n
为待定系数：定系数：H'0(l
r
)＝1,H'1(l
r
)＝l
r
。5.根据权利要求4所述的一种失效相关模型的构建方法，其特征在于，取Edgeworth级数的前5项，结合功能退化量的三、四阶中心矩，所述功能退化量的概率密度函数可表示为：其中和分别为标准正态密度分布函数、标准正态密度分布函数3阶偏导数和标准正态密度分布函数4阶偏导数。6.根据权利要求5所述的一种失效相关模型的构建方法，其特征在于，所述功能退化量的累积分布函数可近似表示为：其中，Φ(l
r
)、Φ
(3)
(l
r
)和Φ
(4)
(l
r
)分别为标准正态累积分布函数、标准正态累积分布函数3阶偏导数及标准正态累积分布函数4阶偏导数。7.根据权利要求6所述的一种失效相关模型的构建方法，其特征在于，所述Copula函数的表达式C(v1,v2,...,v
s
)为：C(v1,v2,...,v
s
)＝F(g1,g2,...,g
s
)其中，v
r
＝F
r
(g
r
)|
r＝1,2,...,s
为不同失效模式所对应的功能退化量的累积分布函数，F(g1,g2,...,g...

【专利技术属性】
技术研发人员：严兵，郭宇，殷泽凯，
申请(专利权)人：江苏徐工国重实验室科技有限公司，
类型：发明
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