基于小样本数据的通用冲击模型及应用

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冲击模型作为可靠性领域的主要研究内容之一,主要用来刻画在不确定环境下系统运行并受到外界冲击时系统的可靠性变化。在装备制造业中,许多系统在工作期间都会受到外界冲击的影响而导致可靠性逐渐降低,因此,对冲击模型进行建模和可靠性分析具有重要的意义。传统的冲击模型都是基于概率论进行建模和分析,而使用概率论来处理问题需要具备三个条件:事件需要明确定义;有大量的样本存在;样本之间具有概率重复性。但是工程中可获取的冲击数据较少,不满足概率论建模的条件,此时不适合使用概率方法对冲击模型进行建模和可靠性分析。通常需要专家根据自己的经验来给出冲击到达的时间和强度。因此本文基于不确定理论对通用冲击模型进行建模,并给出其可靠性分析。主要的研究内容如下:1.给出小样本情况下冲击模型的可靠性建模和分析方法。假设冲击到达的时间间隔和冲击强度为不确定变量,建立不确定环境下的累积冲击模型和极限冲击模型,给出系统的可靠度函数。最后,给出数值算例来进行验证。2.给出小样本情况下具有变点的冲击模型的可靠性建模和分析方法。因外界环境的突然变化使系统受到的冲击强度突然变化,因此研究了不确定环境下具有变点的冲击模型。假设冲击到达的时间间隔和冲击强度视为不确定变量,且变点后的冲击强度明显增强,建立不确定环境下具有变点的累积冲击模型和极限冲击模型,给出系统的可靠度函数。最后,给出数值算例来进行验证。3.给出小样本情况下混合冲击模型的可靠性建模和分析方法。考虑到现实生活中系统既受到累积冲击的影响又受到极限冲击的影响,因此研究了不确定环境下的混合冲击模型(累积冲击模型和极限冲击模型的混合)。假设冲击到达的时间间隔和冲击强度视为不确定变量,考虑累积冲击强度和单次冲击强度都会影响系统的可靠性,建立不确定环境下的混合冲击模型,给出系统的可靠度函数。最后,给出数值算例来进行验证。此研究成果为小样本情况下冲击模型的可靠性建模和分析方法提供了新的思路,具有很好的实用价值。
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