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基于退化数据的身管使用寿命预测与分析

作　者: 吴华晴
导　师: 方峻
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 身管寿命退化数据贝叶斯统计遗传算法 Bootstrap方法
分类号: TJ06
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 24次
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内容摘要

武器身管由于其高昂的试验费用和成本,通常难以获得大量的试验样本数据。在小样本条件下,传统的基于失效时间数据的寿命统计及预测方法通常失去了作用。基于退化数据的身管寿命评估成为一种有效的替代方法。本论文研究的正是基于退化数据的身管使用寿命预测和分析,以某高射机枪身管为对象,具体研究内容包括以下几点：(1)进行了基于身管理论退化模拟的内膛烧蚀量的计算,并以此退化数据为研究对象,在研究了身管失效机理的基础上,提出了一种基于退化量分布的身管寿命分析方法,完成了寿命的预测和分析。(2)利用Bootstrap方法对小样本身管寿命置信区间估计,以小样本的身管退化数据为例,基于退化轨迹法完成了身管伪寿命的计算,再利用Bootstrap方法计算寿命置信区间,并与常规方法的计算结果比较,得出Bootstrap法的估计精度要明显高于常规估计方法。(3)为了在较少试验数据的情况下,提高预测结果的精度,提出了一种融合理论退化模拟与试验数据的方法。以某型高射机枪为例,使用MATLAB编写了计算程序,完成了身管寿命预测和可靠性分析。(4)完成了融合理论退化模拟的退化试验参数优化,以身管寿命置信区间长度为优化目标,考虑模拟样本数nm,模拟检测次数qm,试验检测次数qs和检测间隔时间单元数p四个优化参数,采用遗传算法进行了优化,并使用MATLAB编制了相应的程序。(5)基于以上的研究内容开发了两个软件模块,分别是：融合理论退化模拟与试验数据的身管寿命预测,融合理论退化模拟的退化试验参数优化。采用Excel作为用户工作界面,通过Excel Link与MATLAB完成无缝连结,调用MATLAB计算程序,结果再输出到Excel界面上。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-14
  1.1 选题背景及意义  7-8
  1.2 身管寿命预测研究现状  8-9
  1.3 基于退化数据的可靠性分析研究现状  9-12
  1.4 本论文的主要研究内容  12-14
2 基于理论模型的身管退化失效分析  14-28
  2.1 引言  14
  2.2 退化失效的相关概念与一般模型  14-18
    2.2.1 身管退化失效机理  14-15
    2.2.2 退化数据及其选择  15-16
    2.2.3 内膛允许最大径向烧蚀量  16-17
    2.2.4 退化量的统计模型  17
    2.2.5 退化失效模型  17-18
  2.3 退化数据的统计分析  18-21
  2.4 基于退化模拟的身管内膛烧蚀量的计算  21-24
    2.4.1 基于随机有限元法的身管危险截面温度场分析  21-23
    2.4.2 模拟样本烧蚀量的确定  23-24
  2.5 算例验证  24-27
  2.6 本章小结  27-28
3 基于退化试验数据的身管寿命分析  28-34
  3.1 引言  28
  3.2 Bootstrap方法的基本思想  28-29
  3.3 Bootstrap方法的实现步骤  29-30
  3.4 基于Bootstrap置信区间估计方法  30-31
    3.4.1 百分位数Bootstrap方法  30
    3.4.2 t百分位数Bootstrap方法  30-31
  3.5 算例验证  31-33
  3.6 本章小结  33-34
4 融合理论退化模拟与试验数据的身管寿命预测  34-48
  4.1 引言  34-35
  4.2 基于理论退化模拟的退化轨迹推导  35-39
    4.2.1 弹丸初速的计算  35-37
    4.2.3 退化轨迹的选择与计算  37-39
  4.3 退化轨迹的参数更新  39-42
  4.4 考虑随机失效阀值的身管寿命的计算  42-46
  4.5 寿命结果分析  46-47
  4.6 本章小结  47-48
5 融合理论退化模拟的退化试验参数优化  48-55
  5.1 引言  48
  5.2 优化问题描述  48-49
    5.2.1 优化目标  48-49
    5.2.2 设计变量  49
  5.3 遗传算法优化设计  49-50
    5.3.1 遗传算法介绍  49
    5.3.2 遗传算法优化的实现步骤  49-50
  5.4 优化算例  50-54
  5.5 本章小结  54-55
6 身管寿命预测软件模块的开发实现  55-62
  6.1 引言  55
  6.2 MALAB与Excel接口  55
  6.3 软件模块的结构设计  55-56
  6.4 融合理论退化模拟与试验数据的身管寿命评估模块  56-58
  6.5 融合理论退化模拟的退化试验参数优化模块  58-59
  6.6 软件模块运行实例  59-61
  6.7 本章小结  61-62
7 总结与展望  62-64
  7.1 总结  62-63
  7.2 展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-69
附录  69

基于退化数据的身管使用寿命预测与分析

内容摘要

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