一种基于不确定条件下对具有变点的冲击模型建模和可靠性分析的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于不确定条件下对具有变点的冲击模型建模和可靠性分析的方法，包括以下技术特点：将冲击的强度

【技术实现步骤摘要】
一种基于不确定条件下对具有变点的冲击模型建模和可靠性分析的方法


[0001]本专利技术属于冲击模型的可靠性与适用性领域，涉及一种可靠性评估方法，尤其是基于不确定条件下的冲击模型的可靠性评估方法
。

技术介绍

[0002]冲击模型在装备制造业中具有广泛的应用，而制造业作为国民经济的主体，是立国之本
、
兴国之器和强国之基
。
打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力
、
保障国家安全和建设世界强国的必由之路
。
而装备制造系统或其关键部件经常受到冲击的影响，随着高新技术的引入，长贮装备的功能集成化程度越来越高，其结构也越来越复杂，对于贮存可靠性和环境的适应性提出了更高的要求，这使得长贮装备贮存可靠性问题日益突出
。
长贮装备具有贮存可靠性指标要求高
、
贮存实验样本少等特点，难以对其贮存可靠性进行有效评估
。
使得传统的冲击模型的研究和方法面临着严峻的挑战
。
其中小样本数据是工业生产中普遍存在的，而在使用概率论对小样本数据进行预测会使得到的结果偏离准确的结果
。
因此要采用更科学的可靠性建模及分析方法来研究冲击模型，使得到的结果更加准确
。
[0003]因此，清华大学刘宝碇教授提出了不确定理论，不确定理论可以补充概率论和模糊理论研究问题的局限性
。
工程中可获取的数据都是小样本，在这种情况下使用概率论进行建模获得的评估结果是不够准确，这时就需要专家依据自己的经验来评估，在不确定理论中通过专家的认知不确定行进行建模获得的评估结果是更加准确地
。
在建模过程中由于外界环境的突然变化会导致在某个时间点之后冲击大小的分布会发生变化，装备受到的外界环境的冲击是较为强烈的，使得装备可靠性面临严峻考验
。
本文引入不确定理论对具有变点的冲击模型进行建模和分析，将冲击之间的时间间隔和冲击的大小视为不确定变量，建立冲击模型，从而得到冲击模型的确信可靠度函数
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有的基于概率论的结构可靠性评估技术的不足之处，提供一种基于不确定条件下对具有变点的冲击模型的可靠性评估方法
。
[0005]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种基于不确定条件下对具有变点的冲击模型建模和可靠性分析的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤
1、
将冲击的强度
η
i
和冲击到达的时间间隔
ξ
i
视为不确定变量；
[0008]步骤
2、
构建不确定环境下具有变点的累积冲击模型；
[0009]步骤
3、
对不确定环境下具有变点的累积冲击模型系统进行可靠性评估获得系统的确信可靠度函数
R(t)
；
[0010]步骤
4、
构建不确定环境下具有变点的极限冲击模型；
[0011]步骤
5、
对不确定环境下具有变点的极限冲击模型系统进行可靠性评估获得系统的确信可靠度函数
R(t)。
[0012]步骤2的具体实现方法为：
[0013]系统受到不确定冲击强度的影响，用
η1，
η2，
…
表示，冲击强度的分布在不确定数次冲击后发生变化
。
也就是说
η1…
η
m
服从一个共同的分布，
η
m
之后直到系统失效冲击的强度服从另一个共同的分布
。
在这种设置下，系统所经历的冲击的强度分为两个阶段，第一个阶段，冲击的强度可能相对来说较弱，而在第二阶段由于外界环境的突然变化导致系统可能会经历较强的冲击
。
在大多数情况下，由于外界环境的不确定性，这个变点也是不确定的
。
与传统的累积冲击模型一样，当累积冲击的强度超过阈值
D
时，系统发生故障，然而在本章的设置中，系统经历过
m
次冲击之后冲击强度的分布可能会发生变化，需要注意的是，在冲击强度的分布发生变化之前，系统遭受的累积冲击的强度可能会超过阈值
D
，即系统在出现变点之前发生故障
。
也就是说，系统故障有可能发生在变点之前，也有可能发生在变点之后
。
[0014]为了更好的理解该模型，在图1和图2中给出了系统出现故障的过程
。
在图1中，系统遭受连续冲击的影响，系统受到的每一次冲击的强度
η
i
都服从一个
N(e2，
σ2)
的正态不确定分布
Ψ2，在第四次冲击到达时，累积冲击的强度超过阈值
D
，系统出现故障，而在系统出现故障之前冲击强度的分布没有发生变化，此时系统故障发生在变点之前，即
N(t)≤m
的情况；在图2中
(
线条颜色代表冲击强度的分布，颜色相同说明冲击强度的分布相同
)
，系统遭受连续冲击的影响，系统前两次受到的冲击的强度
η
i
都服从一个
N(e2，
σ2)
的正态不确定分布
Ψ2，系统在第三次以后受到的冲击的强度
η
i
都服从一个
N(e3，
σ3)
的正态不确定分布
Ψ3，在第四次冲击到达时，累积冲击的强度超过阈值
D
，系统出现故障，而在系统出现故障之前冲击强度的分布在第三次冲击到达时发生变化，此时系统故障发生在变点之后，即
N(t)
＞
m
的情况
。
[0015]步骤3的具体实现方法为：
[0016]假定冲击到达的时间间隔
ξ1，
ξ2…
和冲击的强度
η1，
η2，
…
相互独立
。
冲击达到的时间间隔
ξ
i
服从一个
N(e1，
σ1)
的正态不确定分布
Φ1。
[0017][0018]在变点之前系统出现故障
(N(t)≤m)
，系统所遭受的冲击的强度
η
i
，
i
＝1，2，
…
，
N(t)
服从一个
N(e2，
σ2)
的正态不确定分布
Ψ2。
[0019][0020]在变点之后系统出现故障
(N(t)
＞
m)
，变点之后系统所遭受的冲击的强度
η
i
，
i
＝
m+1
，
m+2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于不确定条件下对具有变点的冲击模型建模和可靠性分析的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤
1、
将冲击的强度
η
i
和冲击到达的时间间隔
ξ
i
视为不确定变量；步骤
2、
构建不确定环境下具有变点的累积冲击模型；步骤
3、
对不确定环境下具有变点的累积冲击模型系统进行可靠性评估获得系统的确信可靠度函数
R(t)
；步骤
4、
构建不确定环境下具有变点的极限冲击模型；步骤
5、
对不确定环境下具有变点的极限冲击模型系统进行可靠性评估获得系统的确信可靠度函数
R(t)。2.
根据权利要求1所述的基于不确定条件下对具有变点的冲击模型建模和可靠性分析的方法，其特征在于：所述构建不确定环境下具有变点的累积冲击模型的实现方法：将冲击的强度
η
i
和冲击到达的时间
ξ
i
视为不确定变量，冲击的强度在某一点之后服从的分布发生变化，当冲击的累积强度超过失效阈值时，系统失效
。3.
根据权利要求1所述的基于不确定条件下对具有变点的冲击模型建模和可靠性分析的方法，其特征在于：所述对不确定环境下具有变点的累积冲击模型系统进行可靠性评估获得系统的确信可靠度函数
R(t)
的实现方法为：冲击到达的时间间隔
ξ1，
ξ2…
和冲击的强度
η1，
η2，
…
相互独立
。
冲击达到的时间间隔
ξ
i
服从一个
N(e1，
σ1)
的正态不确定分布
Φ1。
在变点之前系统出现故障
(N(t)≤m)
，系统所遭受的冲击的强度
η
i
，
i
＝1，2，
…
，
N(t)
服从一个
N(e2，
σ2)
的正态不确定分布
Ψ2。
在变点之后系统出现故障
(N(t)
＞
m)
，变点之后系统所遭受的冲击的强度
η
i
，
i
＝
m+1
，
m+2
，
…
，
N(t)
服从一个
N(e3，
σ3)
的正态不确定分布
Ψ3。
系统在
m
之前所遭受的累积冲击强度由如下公式表示其中
m
是变点之前到达的冲击次数，每一次冲击的大小为不确定变量
η1，
η2，
…
，
η
m
，那么系统所遭受的累积冲击强度
Z1(t)
是一个不确定更新回报过程
。
因此
Z1(t)
的不确定分布由下式给出系统在
m
之后所遭受的累积冲击强度由如下公式表示其中
N(t)
是在系统失效时的冲击次数，每一次冲击的大小为不确定变量
η
m+1
，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘颖，邵金榜，刘梓峰，张绍瑞，管书乾，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：