[發(fā)明專利]機電類產(chǎn)品的一種可靠性度量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210143922.9
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102682212A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 李玲玲;李志剛;武猛;朱芬芬
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

1.機電類產(chǎn)品的一種可靠性度量方法，其特征在于步驟如下：

第一步，機電類產(chǎn)品的廣義應力數(shù)據(jù)和廣義強度數(shù)據(jù)的獲取和分類

對于機電類產(chǎn)品在可靠性度量中的廣義應力和廣義強度，如果有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)可用，包括產(chǎn)品用戶提供的廣義應力數(shù)據(jù)和產(chǎn)品生產(chǎn)廠家提供的廣義強度數(shù)據(jù)，則采用人工輸入的方式直接輸入計算機；如果沒有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)，則利用基于單片機技術的數(shù)據(jù)采集設備，采集來自于產(chǎn)品產(chǎn)品工作現(xiàn)場和可靠性試驗中的廣義應力數(shù)據(jù)和廣義強度數(shù)據(jù)，然后采用DB9串口連接線把這些數(shù)據(jù)從單片機傳送給計算機；

當獲得的廣義應力數(shù)據(jù)或廣義強度數(shù)據(jù)為1～99個時，此時的廣義應力或廣義強度被視為模糊變量；當獲得的廣義應力數(shù)據(jù)或廣義強度數(shù)據(jù)≥100個時，此時的廣義應力或廣義強度被視為隨機變量；

第二步，機電類產(chǎn)品的廣義應力和廣義強度的概率密度函數(shù)或隸屬函數(shù)的建立

利用計算機，將第一步獲得并分類的機電類產(chǎn)品的廣義應力數(shù)據(jù)和廣義強度數(shù)據(jù)按如下方法處理，從而獲得廣義應力和廣義強度的分布函數(shù)，這里所說的分布函數(shù)包括隨機變量的概率密度函數(shù)和模糊變量的隸屬函數(shù)：

記廣義應力為s，廣義強度為r，當s或r為隨機變量時，基于第一步獲得的數(shù)據(jù)建立s或r的概率密度函數(shù)，其分布概型通過數(shù)理統(tǒng)計的方法經(jīng)概率分布的擬合優(yōu)度檢驗后推斷確定，其統(tǒng)計參數(shù)通過概率統(tǒng)計估算方法確定；當s或r為模糊變量時，基于第一步獲得的數(shù)據(jù)、采用模糊統(tǒng)計的方法建立s或r的隸屬函數(shù)；

特別地，如果在第一步中只獲得了s或r的唯一的一個數(shù)據(jù)，設該數(shù)據(jù)為β，則把s或r定義成一個均值為β、左右分布參數(shù)都無限趨于0的三角模糊數(shù)；

第三步，機電類產(chǎn)品的可靠性度量

根據(jù)第二步所獲得的該機電類產(chǎn)品的廣義應力s和廣義強度r的概率密度函數(shù)或隸屬函數(shù)，通過計算機仿真計算對產(chǎn)品進行可靠性度量，方法是：

首先確定s和r的有效論域U，這里記s、r的論域分別為U_s、U_r，設U_s、U_r中的概率密度或隸屬度大于零的元素構(gòu)成的集合分別為U′_s、U′_r，則U＝[min(U′_s∪U′_r)，max(U′_s∪U′_r)]；若min(U′_s∪U′_r)或max(U′_s∪U′_r)不是一個確切的實數(shù)而僅是無限逼近某個實數(shù)，則代之以這個被逼近的實數(shù)；若如此得到的U為實數(shù)域，則根據(jù)計算精度要求取實數(shù)域上的一個閉區(qū)間作為U；

然后按下式計算兩個輔助參量P和Q，

P=∫minUαvs(x)dx∫Uvs(x)dx,]]>Q=∫αmaxUwy(y)dy∫Uwr(y)dy,]]>α∈U????(2)

式中，v_s(x)表示s的概率密度函數(shù)f_s(x)或隸屬函數(shù)w_r(y)表示r的概率密度函數(shù)g_r(y)或隸屬函數(shù)max?U和min?U分別表示U中的最大、最小元素；

再按如下方法計算機電類產(chǎn)品的可靠度

R=∫01QdP=∫01PdQ---(3)]]>

由式(2)可獲得序偶(P，Q)，當α在U中取不同值時，所獲得的序偶也不同，理論上應使α遍歷U中的每個元素才能保障產(chǎn)品可靠性的精確度量，但為了不使計算量過大，這里采用為α賦以步長Δα的方法來解決，即首次計算時令α＝min?U，第二次計算則令α＝min?U+Δα，第n次計算則令α＝min?U+(n-1)Δα，直至α＞max?U停止；為了保障計算精度，可要求(max?U-min?U)/Δα≥k，這里k為計算次數(shù)的最小值，可設定；

習慣上，當廣義應力s、廣義強度r為隨機變量時，其概率密度函數(shù)分別表示為f_s(x)、g_r(y)；當廣義應力、廣義強度為模糊變量時，其隸屬函數(shù)分別表示為按照這種慣用的表示方法，式(2)可按下述四種情形分別表達：

(3.1)當廣義應力和廣義強度均處理為隨機變量時，

P=∫minUαfs(x)dx,]]>Q=∫αmaxUgr(y)dy,]]>α∈U????(4)

此時，式(2)中P、Q算式中的分母為1，這是由“概率可加性”決定的。下同。

(3.2)當廣義應力和廣義強度均處理為模糊變量時，

P=∫minUαμs~(x)dx∫Uμs~(x)dx,]]>Q=∫αmaxUμr~(y)dy∫Uμr~(y)dy,]]>α∈U????(5)

(3.3)當廣義應力處理為隨機變量，廣義強度處理為模糊變量時，

P=∫minUαfs(x)dx,]]>Q=∫αmaxUμr~(y)dy∫Uμr~(y)dy,]]>α∈U????(6)

(3.4)當廣義應力處理為模糊變量，廣義強度處理為隨機變量時，

P=∫minUαμs~(x)dx∫Uμs~(x)dx,]]>Q=∫αmaxUgr(y)dy,]]>α∈U????(7)

顯然，式(4)～(7)是式(2)在不同前提下的改寫：當廣義應力或廣義強度為隨機變量時，只要把式(2)中的P、Q算式中的分母取為1，再按熟知的習慣形式標記廣義應力或廣義強度的概率密度函數(shù)與隸屬函數(shù)，則式(4)～(7)等價于式(2)，在式(4)～(7)的基礎上，機電類產(chǎn)品的可靠度仍可按式(3)計算；

第四步，可靠性度量結(jié)果的輸出

將第三步計算得到的全部序偶(P，Q)和R值輸出，每個序偶(P，Q)被映射為二維坐標平面上的一個點，該點以P為橫坐標以Q為縱坐標；當式(2)中的自由變量α在有效論域U中以Δα為步長不斷改變其取值時，可得到一系列這樣的序偶，這些序偶構(gòu)成了二維坐標平面上的一條曲線，該曲線為機電類產(chǎn)品的可靠性曲線；式(3)中的R為機電類產(chǎn)品的可靠度，可靠度R和可靠性曲線的坐標圖在計算機的顯示器中顯示；

以上步驟中，P為當廣義強度取值為α時，廣義應力小于廣義強度的概率或可能性測度；Q為當廣義應力取值為α時，廣義強度大于廣義應力的概率或可能性測度；可靠性曲線與橫、縱坐標所圍成的面積即為產(chǎn)品的可靠度R。

以上步驟是由計算機按設定的程序流程執(zhí)行的。