毕业论文----基于性能退化数据的可靠性建模与评估理论.pdf

学校代码：10286
分类号：TB114.3
密级：公开
UDC：621
学号：070229

基于性能退化数据的可靠性

建模与评估理论研究

研究生姓名：张恒

导师姓名：苏春副教授

申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学

一级学科名称机械工程论文答辩日期2010年3月17日

二级学科名称制造业工业工程学位授予日期2010年月日

答辩委员会主席薛澄岐教授评阅人张远明教授

左洪福教授

2010年3月18日
RESEARCHONTHERELIABILITYMODELING
ANDESTIMATIONTHEORYBASEDON
PERFORMANCEDEGRADATIONDATA

ADissertationSubmittedto

SoutheastUniversity

FortheAcademicDegreeofMasterofScience

BY
ZHANGHeng

Supervisedby
AssociateProf.SUChun

SchoolofMechanicalEngineering
SoutheastUniversity

March2010
东南大学学位论文独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研
究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人
已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或
证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中

作了明确的说明并表示了谢意。

研究生签名：张恒日期：2010.03.18

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档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅
和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）

授权东南大学研究生院办理。

研究生签名：张恒导师签名：苏春日期：2010.3.18

摘要

基于性能退化数据的可靠性建模与评估理论研究

研究生：张恒
导师：苏春副教授
学校：东南大学

传统可靠性理论评估需要大量的寿命数据。随着技术的进步，现代产品的寿命越来越长，以
致在有限的开发周期内极少发生失效，难以得到足够的寿命数据，使得现有的可靠性评估理论难
于实施。实际上，失效机理分析是可靠性评估和寿命预测的基础。对多数产品而言，失效机理都
与性能退化过程相关，因此性能退化过程包含了大量的可靠性信息。传统可靠性理论只关注失效
时刻的寿命数据，忽略了产品失效与性能退化过程之间的联系。实际上，无论产品失效与否，都
可以测量其性能退化数据，并由此外推产品的寿命特征与可靠性，从而为可靠性评估提供了新的
可行途径。
鉴于此，本文研究基于性能退化数据的可靠性评估方法，主要工作如下：
（1）根据退化失效的特点，给出了基于性能退化数据的可靠性评估的相关概念和研究步骤，
分析了两种主要的退化失效评估方法：基于性能退化轨迹的可靠性评估方法和基于性能退化量分
布的可靠性评估方法。
（2）针对无法获取大量性能退化轨迹的情况，提出利用样本的退化数据信息，合理扩充退
化轨迹样本量，根据轨迹参数的多元分布信息间接推断产品寿命的分布特征，从而建立一种基于
小子样退化轨迹的可靠性评估方法。针对不易确定退化量分布特征的情况，引入比例风险模型，
通过非参数估计法获取退化失效率与可靠度函数的关系，提出基于比例风险退化模型的可靠性评
估方法。
（3）研究退化失效和突发失效并存时的竞争失效问题。采用退化量分布法描述产品性能的
退化过程，考虑突发失效与退化程度的相关性，从退化量角度计算突发失效的累积分布函数，在
退化量分布函数中按照一定的条件概率剔除突发失效的影响，实现基于竞争失效分析的可靠性评
估。
（4）建立在一定成本限制下的退化试验优化设计模型。针对退化轨迹法在试验优化设计中
的不足，采用退化量分布法刻画产品的性能退化规律，以退化试验中的样本数及测量次数为控制
变量，将试验成本预算作为约束条件，以影响可靠性评估精度的退化量分位数方差为目标函数，
建立了性能退化试验的优化模型。

关键词：退化数据；可靠性评估；比例风险模型；竞争失效；试验优化

I
Abstract

ResearchontheReliabilityModelingandEstimationTheory
BasedonPerformanceDegradationData
ByZHANGHeng
Supervi