基于随机过程的退化失效建模技术

本书来源于作者在可靠性与寿命评估领域取得的研究成果，书中以具有退化特征的装备为研究对象，充分利用其全生命周期的数据，开展基于时间尺度转换非线性Wiener过程的加速退化过程建模、基于Wiener过程的变环境应力下产品退化过程建模、融合加速退化试验数据和现场退化数据的产品剩余寿命评估模型、基于加速应力与扩散系数相关性产品的加速退化过程建模、考虑测量误差的产品剩余寿命预测模型等方面的研究，对基于随机过程的退化失效建模技术（退化过程建模理论和剩余寿命预测技术等）进行了扩展。本书内容翔实，具有较广泛的模型适用性，对提高装备剩余寿命预测的快速性和准确性有较高的参考价值。

前言第1章绪论11.1PHM与退化失效建模11.2寿命试验国内外研究现状与加速模型31.2.1寿命试验国内外研究现状31.2.2常见的加速模型51.3基于退化数据的可靠性分析与寿命预测研究现状61.3.1退化轨迹模型71.3.2基于Gamma过程的退化失效建模81.3.3基于逆高斯过程的退化失效建模81.3.4基于Wiener过程的退化失效建模91.3.5其他随机过程模型151.4现有研究存在的问题151.5本书的内容体系16第2章基于时间尺度转换非线性Wiener过程的加速退化过程建模192.1基于时间尺度转换的非线性Wiener退化过程192.1.1模型描述192.1.2加速退化试验失效机理不变原则及其检验202.1.3退化参数的加速模型242.1.4考虑随机效应的产品加速退化模型252.2基于Wiener过程的产品恒定应力加速退化过程建模282.2.1恒定应力加速退化过程282.2.2恒定应力加速退化试验未知参数估计282.2.3应用实例分析302.3基于Wiener过程的产品步进应力加速退化过程建模342.3.1步进应力加速退化过程342.3.2步进应力加速退化试验未知参数估计352.3.3基于步进应力加速退化仿真数据的寿命及可靠度预测382.4本章小结39第3章基于Wiener过程的变环境应力下产品退化过程建模413.1基于退化量均值相等的一般等效温度模型413.1.1等效温度模型413.1.2基于加速退化数据的参数估计443.1.3参数敏感性分析453.1.4实例分析473.2基于库房温湿度应力分布的退化数据建模543.2.1建立库房自然贮存环境下的温湿度载荷谱543.2.2基于库房温湿度载荷谱的可靠性模型563.3变环境应力下产品等效退化失效建模573.3.1变环境应力下产品退化过程建模573.3.2变环境应力下产品退化量均值与方差的推导583.3.3变环境应力下产品失效寿命分布的概率密度函数及可靠度函数613.3.4应用实例分析613.4本章小结65第4章融合加速退化试验数据和现场退化数据的产品剩余寿命评估模型674.1实际工作条件下的退化过程建模674.1.1数据来源及其形式分析674.1.2实际工作条件下的产品退化过程模型684.1.3退化参数多样性694.2基于最大期望算法的未知参数估计及剩余寿命预测704.2.1加速因子估计及退化数据折算704.2.2退化参数先验分布估计724.2.3个体退化参数的实时更新754.2.4基于贝叶斯更新的产品剩余寿命预测764.3产品剩余寿命评估模型对比分析794.3.1基于仿真退化数据的剩余寿命预测模型对比分析794.3.2某O形橡胶密封圈剩余寿命预测模型对比分析864.4本章小结89第5章基于加速应力与扩散系数相关性的产品加速退化过程建模915.1非线性Wiener退化过程915.1.1基于非线性漂移的Wiener退化过程915.1.2一般非线性Wiener退化过程925.2加速应力下的产品非线性Wiener退化过程935.2.1考虑加速应力对扩散系数影响的产品非线性Wiener退化过程935.2.2基于一般非线性Wiener过程的产品加速退化模型未知参数估计965.2.3应用实例分析985.3产品加速退化模型误指定分析1055.3.1退化模型误指定定量分析1055.3.2基于数值仿真的参数敏感性分析1085.4本章小结115第6章考虑测量误差的产品剩余寿命预测模型1166.1考虑测量误差的产品寿命评估1166.1.1考虑测量误差的产品非线性Wiener退化过程1166.1.2考虑测量误差的产品加速退化模型未知参数估计1176.1.3应用实例分析 1186.2基于贝叶斯更新的产品剩余寿命预测1206.2.1产品剩余寿命概率密度函数的推导1206.2.2个体退化参数的贝叶斯更新1236.2.3基于贝叶斯更新的仿真数据分析1256.3基于Kalman滤波的产品剩余寿命预测1286.3.1考虑测量误差和个体差异的产品退化状态空间模型1286.3.2基于Kalman滤波的仿真数据分析1316.4本章小结134结束语136参考文献139