本文關鍵詞：退化型產(chǎn)品的剩佘壽命預測與健康管理方法研究　出處：《電子科技大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：隨著我國航空航天、高速軌道交通、海洋裝備、重型機床等行業(yè)復雜裝備的發(fā)展,其中退化型產(chǎn)品的可靠性關乎我國國防力量、社會民生等各個方面,這就需要對其進行相應的可靠性研究。在產(chǎn)品全壽命周期內,亟需監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài),實時預測故障并提供相關維修資源等以保障產(chǎn)品健康狀態(tài)。因此,本文將重點研究退化型產(chǎn)品的剩余壽命預測與健康管理方法。產(chǎn)品呈現(xiàn)出動態(tài)失效過程、維修資源準備和調度周期長、維修費用高昂和失效聚集等特征。本文首先研究基于退化與沖擊過程的剩余壽命預測方法,其次提出基于疲勞裂紋擴展有限元模型和改進粒子濾波的剩余壽命預測方法,再根據(jù)預測的結果構建基于調度閾值與維修閾值的在線維修決策框架,并提出基于近極值理論的失效聚集性評估方法。本文主要研究內容如下：(1)針對受到退化與沖擊過程的系統(tǒng)提出一種預測剩余壽命的方法。將退化過程與沖擊過程描述為“元素過程”,沖擊損害是一種由于沖擊過程作用造成的,作用于軟失效過程中的損傷。退化損害是一種由于退化過程作用造成的,作用于硬失效過程中的損傷。損害在本文將特殊用于代表一個元素過程對另一個復合過程的影響。軟失效過程包括退化過程與沖擊損害,硬失效過程包括沖擊過程與退化損害。軟失效過程與硬失效過程屬于復合過程,競爭系統(tǒng)失效。構建基于退化與沖擊模型的剩余壽命預測框架,使用粒子濾波在考慮和不考慮測量噪音兩種情況下,進行系統(tǒng)狀態(tài)估計,預測在線剩余使用壽命。(2)機械結構的疲勞裂紋擴展是退化型產(chǎn)品的一種重要失效形式。通過結合高性能疲勞力學與濾波算法,研究機械結構裂紋擴展相關的故障診斷與預測方法。通過使用有限元替換算法計算應力強度因子,同時使用移動最小二乘法計算疲勞裂紋擴展速率,完成對疲勞裂紋擴展實施快捷和精確地確定性分析。擴展卡爾曼濾波和粒子濾波均用于估計裂紋長度。依據(jù)估計的裂紋長度,預測基于疲勞裂紋擴展的剩余使用壽命,并改進粒子濾波以達到顯著減輕計算量的目的。(3)考慮維修資源準備的提前期,建立基于預測的最優(yōu)維修策略。引入一個調度閾值表示開始準備各項維修資源。調度閾值、維修閾值和失效閾值三者構成一個基于三閾值的維修管理框架。使用該框架,供貨商可在系統(tǒng)狀態(tài)到達調度閾值時,開始準備維修資源；在系統(tǒng)狀態(tài)到達維修閾值時,執(zhí)行維修。期望總維修費用率為最優(yōu)維修策略優(yōu)化目標,其中維修費用依據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)確定,并考慮了供貨商與客戶等待時間費用。最后在預測與健康管理框架下動態(tài)更新最優(yōu)維修策略。(4)住用戶使用一批次產(chǎn)品時,如果產(chǎn)品的失效時間聚集,其危害性遠大于單一產(chǎn)品失效。如果致力于研發(fā)可靠和安全的產(chǎn)品,嶇需避免在短時間出現(xiàn)多個失效的現(xiàn)象,并針對這種現(xiàn)象展開研究。這種產(chǎn)品失效的聚集性由近極值系統(tǒng)狀態(tài)和近極值失效時間所衡量。本文將定義近極值系統(tǒng)狀態(tài)與近極值失效時間,并在離線與在線解決方案中給出計算方法,從而建立一個適用于離線與在線的失效聚集性評價體系。
[Abstract]:In this paper , a method for predicting the residual life of a degraded product is proposed . ( 4 ) When a user uses a lot of products , if the product ' s failure time is aggregated , its harmfulness is far greater than that of a single product . If it is committed to the development of reliable and safe products , it is necessary to avoid multiple failures in a short time , and to study the phenomenon . The aggregate property of this product failure is measured by the near - extreme value system state and the near - extreme value failure time . This paper will define the near - extreme value system state and the near - extreme value failure time , and give the calculation method in the offline and online solutions , so as to establish a failure aggregation evaluation system suitable for offline and online solutions .

【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB114.3

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