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水冲压发动机小子样可靠性评定方法研究

作　者: 刘纪涛
导　师: 张为华
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 航空宇航科学与技术
关键词: 可靠性评估可靠性仿真可靠性增长小子样环境因子 Bayes方法水冲压发动机
分类号: TJ630.32
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

可靠性是新型水冲压发动机的重要性能指标之一。目前国内水冲压发动机研究处于初级阶段,试验信息具有小子样特征。本文从信息发掘和信息利用角度出发,研究解决水冲压发动机小子样可靠性评估技术难题。本文之研究对节省发动机研制费用,减少试验周期具有重要作用。针对水冲压发动机特点,分析了各组成部分特性和可靠性逻辑关系。通过研究水冲压发动机可靠性评估所用信息及其特点,讨论了基于先验信息的可靠性评估方法。并研究了发动机研制前期可靠性分配方法和试验量确定方法。针对水冲压发动机可靠性仿真信息获取问题,研究了基于随机因素的可靠性仿真信息和基于非概率因素的可靠性仿真信息获取方法。提出了基于均匀散布理论,应用多元分布代表点集合作为随机变量集合的可靠性分析方法。借助Kriging模型和响应面模型,解决了区间可靠性分析难题。对具有粘弹性力学特征的装药结构和密封结构可靠性进行了分析研究。为可靠性信息提取和利用提供了坚实基础。针对水冲压发动机仿真信息在可靠性评估中的应用问题,提出了以二项分布现场试验信息为先验信息,仿真信息为后验信息的基于可靠性干涉理论的逆Bayes可靠性评估方法。通过分析水冲压发动机进水管路模型和内弹道性能模型,根据性能数据为动态数据的特点,研究了时间序列动态数据的相容性检验方法和可靠性评估方法。针对相似信息在水冲压发动机可靠性评估中的应用问题,提出了应用强度-应力干涉理论,利用仿真结果计算环境因子的方法,该方法相比常规环境因子计算结果更为准确、可信。随后,针对具有非概率相关性的不同类型产品的相似部件信息利用问题,提出了提取相似系统信息和可靠性评估的方法。研究了采用及时修正策略的离散AMSAA-BISE模型和基于Dirichlet先验分布的模糊可靠性增长模型在发动机可靠性评估中的应用问题。讨论了不同型号类似发动机信息以及专家信息在可靠性增长模型中的应用问题。对水冲压发动机现阶段存在的失效模式进行了总结,分析研究了串联模型和复杂模型系统可靠性计算方法。对基于单元可靠性评估的系统可靠性评估方法进行了研究。

全文目录

摘要  11-12
Abstract  12-14
第一章绪论  14-30
  1.1 研究背景与意义  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-27
    1.2.1 武器系统可靠性评估  15-16
    1.2.2 可靠性评估理论与可靠性增长  16-18
    1.2.3 小子样可靠性评估  18-22
    1.2.4 可靠性仿真技术  22-27
  1.3 论文研究内容及章节安排  27-30
    1.3.1 研究思路  27
    1.3.2 研究内容及章节安排  27-30
第二章水冲压发动机可靠性评估方法与模型  30-41
  2.1 水冲压发动机特点与工作过程分析  30-32
    2.1.1 水冲压发动机工作原理  30-31
    2.1.2 水冲压发动机组成与可靠性模型  31-32
  2.2 基于先验信息的可靠性评估方法  32-34
    2.2.1 发动机试验数据收集  32-33
    2.2.2 水冲压发动机试验数据特点  33-34
    2.2.3 先验信息与可靠性评估关系  34
  2.3 水冲压发动机可靠性试验设计  34-40
    2.3.1 可靠性指标分配  35-36
    2.3.2 试验量确定  36-40
  2.4 小结  40-41
第三章基于随机因素的可靠性仿真信息获取方法  41-63
  3.1 基于强度－应力干涉理论的可靠性分析  41-43
    3.1.1 结构失效准则  41-42
    3.1.2 干涉理论  42-43
  3.2 基于数论方法的可靠性仿真方法  43-53
    3.2.1 多元分布的代表点  44-45
    3.2.2 代表点生成方法  45-47
    3.2.3 数论网格生成方法  47
    3.2.4 结构可靠性计算方法  47
    3.2.5 结果后处理  47-53
  3.3 粘弹性有限元结构可靠性  53-60
    3.3.1 粘弹性本构关系  53-54
    3.3.2 缩减积分与Herrmann 变分原理  54-55
    3.3.3 粘弹性结构失效准则  55-56
    3.3.4 实例验证  56-60
  3.4 水冲压发动机装药可靠性评估  60-62
    3.4.1 燃料配方  60
    3.4.2 力学性能  60-61
    3.4.3 发动机装药及可靠性  61-62
  3.5 小结  62-63
第四章基于非概率因素的可靠性仿真信息获取方法  63-78
  4.1 非概率区间可靠性方法研究  63-69
    4.1.1 区间非概率可靠性  63-64
    4.1.2 区间运算  64-65
    4.1.3 Kriging 模型  65-67
    4.1.4 区间可靠性分析方法  67-69
  4.2 水冲压发动机密封非概率可靠性分析  69-76
    4.2.1 超弹性材料本构模型  69-71
    4.2.2 密封圈失效模式  71-72
    4.2.3 有限元模型  72
    4.2.4 工况描述与网格重构  72-73
    4.2.5 自适应加载技术  73
    4.2.6 数值分析与计算结果  73-75
    4.2.7 区间非概率可靠性分析  75-76
  4.3 小结  76-78
第五章基于仿真信息的水冲压发动机可靠性评估  78-99
  5.1 基于可靠性干涉理论的Bayes 评估方法  78-85
    5.1.1 应用仿真数据的Bayes 分析的逆方法  79-82
    5.1.2 非正态随机变量情形  82
    5.1.3 单位制稳健性分析  82-83
    5.1.4 正态分布情形下可靠性估计  83-84
    5.1.5 实例分析  84-85
  5.2 水冲压发动机性能数据可靠性评估  85-98
    5.2.1 进水管路工作过程仿真  85-87
    5.2.2 水冲压发动机内弹道仿真  87-91
    5.2.3 水冲压发动机性能影响分析  91-92
    5.2.4 水冲压发动机性能数据相容性检验  92-95
    5.2.5 水冲压发动机燃烧性能评估  95-98
  5.3 小结  98-99
第六章基于相似产品信息的水冲压发动机可靠性评估  99-112
  6.1 基于可靠性干涉理论的环境因子研究  99-105
    6.1.1 基于干涉理论的环境因子  99-101
    6.1.2 数据折合与可靠性评估  101-102
    6.1.3 成败型数据折合与评估  102-103
    6.1.4 正态数据折合及评估  103-105
    6.1.5 实例分析  105
  6.2 相同设计原则条件下相似系统信息应用研究  105-110
    6.2.1 模型假设  106-107
    6.2.2 贝塞尔模型  107-109
    6.2.3 Bayes 计算分析  109-110
    6.2.4 实例分析  110
  6.3 小结  110-112
第七章基于可靠性增长信息的水冲压发动机可靠性评估  112-126
  7.1 及时修正策略的可靠性增长模型  113-116
    7.1.1 离散AMSAA-BISE 模型  113-115
    7.1.2 增长趋势检验  115
    7.1.3 拟合优度检验  115
    7.1.4 水冲压发动机装药可靠性增长分析  115-116
  7.2 延缓修正策略的模糊可靠性增长模型  116-124
    7.2.1 基于Dirichlet 先验分布的Bayes 可靠性增长模型  116-120
    7.2.2 可靠性增长检验  120-121
    7.2.3 先验信息获取  121
    7.2.4 模糊可靠性增长模型  121-122
    7.2.5 类似系统可靠性增长信息在水冲压发动机中的应用  122-123
    7.2.6 实例分析  123-124
  7.3 小结  124-126
第八章水冲压发动机系统可靠性评估  126-138
  8.1 基于失效模式的水冲压发动机可靠性模型  126-130
    8.1.1 水冲压发动机失效模式分析  126-129
    8.1.2 系统可靠性模型  129-130
  8.2 串联系统可靠性评估方法  130-133
    8.2.1 成败型单元等效折合方法  130-131
    8.2.2 修正的极大似然估计法  131-132
    8.2.3 CMSR 方法  132-133
  8.3 复杂系统可靠性评估方法  133-137
    8.3.1 矩拟合方法  133-135
    8.3.2 信息熵方法  135-136
    8.3.3 实例计算分析  136-137
  8.4 小结  137-138
结论与展望  138-141
致谢  141-143
参考文献  143-157
在学期间取得的学术成果  157

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