[发明专利]基于多源层次信息更新与故障物理的可靠性预计方法

说明书

本发明公开了一种基于多源层次信息更新与故障物理的可靠性预计方法，本发明的方法从信息收集和方法探索入手，进行高压涡轮叶片的可靠性预计分析工作，首先收集航空发动机整体和部件等相关信息，对高压涡轮叶片进行实验或者仿真得到危险部位，从工作环境和失效机理入手，基于有限元分析或实验数据，确定其薄弱环节；同时结合模糊理论和贝叶斯方法，形成了具有实时信息更新能力的信息融合，并研究涡轮叶片的失效机理和退化规律，对高压涡轮叶片进行可靠性预计。本发明提供了一种新的可靠性预计思路，即多源层次信息收集—分布估计—分布融合—基于失效物理的可靠性预计。

技术领域

本发明属于可靠性分析技术领域，涉及航空发动机寿命预测，具体涉及某型号航空发动机高压涡轮叶片的可靠性预计。

背景技术

可靠性即产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性信息作为可靠性研究工作的基础，又被称为可靠性数据。具有多源性、高价性、不确定性等特点。一方面，产品在进行可靠性设计、试验、预计、评价、管理时，可靠性信息都不可或缺。另一方面，可靠性信息为可靠性研究工作提供信息输入，贯穿可靠性工作开展的始终，是可靠性工程研究的根本与源头。

在开展可靠性工作中，经常出现数据不足的情况，而在对可靠性建模中，往往忽略了专家意见、相关产品信息、维修信息、产品设计信息等，以上数据虽未直接反应产品的某些可靠性特征，但该类信息源于产品的设计、生产、测试、使用等各个环节，间接地表征了产品的可靠性特征信息。合理的收集、整理、融合、利用该类信息，将对产品的可靠性工作开展提供急需的信息输入。产品可靠性信息来源广泛，且往往具有不同的格式。合理融合不同格式的可靠性信息将对产品可靠性工作地开展具有积极意义。

信息融合作为交叉学科，在多个领域得到了广泛应用。而不同领域对信息融合的定义不尽相同，且未形成统一的，被大众普遍接受的定义，针对信息融合的常用定义：信息融合即利用有效方法将不同来源或相同来源不同时间点的信息，转换成能为人类决策提供有效支持信息的过程。多源信息融合方法一般分为三大类：基于随机模型的融合、基于最小二乘法的融合及智能融合。

可靠性研究中受限于成本、技术、数据收集困难等原因，所能获得的可靠性数据往往较少，一般不足以开展基于数理统计的可靠性研究工作。而可直接或间接表征产品或其零部件可靠性的信息来源往往是广泛的、多源的，如主观信息、仿真数据、使用数据等，合理的收集、整理、融合、利用该类信息，将对产品或其零部件可靠性研究工作的开展提供急需的信息输入。产品可靠性信息来源广泛，且往往具有不同的格式，合理融合不同格式的可靠性信息即研究针对可靠性信息的多源信息融合方法，将对产品可靠性工作地开展具有积极意义。

机械产品可靠性预计方法可归纳为相似分析法、统计分析法和故障物理法(失效物理法)三类。鉴于相似性分析法为基于相似性理论，忽略了产品的“个性”，难以给出符合产品特性的可靠性预计结果。同时，统计分析法以概率统计为基础，操作过程中需大量的数据输入(运行数据、试验数据等)，由于某些研究对象受限于时间、资金、数据收集难度等因素，故难以开展基于统计分析的可靠性预计工作。故障物理的方法原理是通过对少量子样进行物理化学规律分析得到失效信息，不需要进行大批量的失效数据的子样。武器装备的可靠性信息往往体现出小子样特征，其可靠性往往因为实际试验次数太少而难以做出科学合理的统计推断，这是该类型产品可靠性设计与分析中存在的一大难题。

而近年来针对航空发动机涡轮叶片的可靠性预计方法集中表现出基于相似性分析方法、单一信息源、静态模型等特点。且航空发动机涡轮叶片又是这类产品(故障频发、小子样、工作环境特殊)的有力代表，故以航空发动机涡轮叶片为研究对象，期在解决航空发动机涡轮叶片可靠性预计中相似性分析方法、单一信息源、静态模型的问题的同时，为其它装备及部件的可靠性预计提供方法支持与工作开展范本。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多源层次信息更新与故障物理的可靠性预计方法，为解决现有可靠性预计技术中相似性分析方法、单一信息源、静态模型等问题。