论文摘要：基于广义强度退化过程的机构多状态可靠性建模分析

随着新材料科学和润滑技术的应用，机构退化的情况有所减轻，但退化型故障模式（疲劳，磨损）始终是影响机构寿命和运动精度的关键因素。传统的可靠性理论建立在“两态性”假设的基础上，即产品只有“完好”和“故障”两种状态。但在机构服役过程中其性能退化往往表现出多态性，笼统的将产品状态划分成“完好”和“故障”不能刻画产品的退化特征，也无法描述机构零件状态对机构系统性能输出状态的影响。因此，有必要研究机构产品的多状态可靠性理论。

本文从机构产品的机理、零件、系统三个层次进行了多状态可靠性建模分析方法研究，主要包括基于典型退化型失效机理的多状态可靠性建模方法，基于非齐次马尔科夫模型的机构关键零件多状态建模分析方法以及基于贝叶斯网的机构系统多状态可靠性建模分析方法。

针对机构产品的退化型故障机理，首先介绍了广义强度退化模型，并在此基础上建立了基于广义强度退化过程的多状态可靠性模型，最后从几种典型的磨损机理模型以及疲劳理论模型出发，提出针对典型退化性失效机理的多状态可靠性建模方法。

在退化机理的多状态可靠性模型的基础上，针对机构关键零件退化过程中状态转移率的时变特点，研究了基于非齐次马尔科夫模型的机构关键零件多状态可靠性建模分析方法。提出了基于集合论的时变转移率计算方法，采用蒙特卡罗仿真验证了该方法的精确性，并通过某卫星天线展开机构的应用案例证明了该方法的实用性。

对于机构系统多状态可靠性建模，首先介绍了基本贝叶斯理论，并通过基于事件贝叶斯网模型引入了决定函数和离散方法的概念，在此基础上，提出了基于贝叶斯网的机构系统多状态可靠性建模分析方法。在该方法中，采用近似模型拟合决定函数和离散仿真方法对条件概率进行求解，并通过空间机械臂工程算例证明了该方法的实用性。

最后，将基于广义强度退化过程的机构多状态可靠性建模分析方法应用到某雷达举升机构零件及系统的多状态可靠性建模分析，证明了该方法的工程实用价值。

本论文研究表明：基于广义强度退化过程的机构多状态可靠性建模分析的主要难点在于关键零件的状态概率计算和机构系统的多状态可靠性建模分析，采用基于非齐次马尔科夫模型和贝叶斯网模型，能够解决上述困难，并具有一定的工程实用价值。

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