基于灰色理论的舰船装备剩余寿命预测模型

为方便并精确地预测舰船装备剩余寿命,利用其服役期间的实测资料,采用灰色系统理论建立了舰船装备剩余寿命灰色预测模型。并利用建立的预测模型对舰船装备剩余寿命进行预测,利用实测资料对其模拟计算结果进行残差检验,结果表明预测模型简单、精度高、计算速度快、方便实用,对在役舰船装备维修决策有一定的参考价值。     

基于灰色理论的在役码头混凝土构件剩余寿命预测分析

对在役钢筋混凝土高桩码头的健康状况和继续使用寿命进行预测,是码头设施科学维护管理和安全使用的迫切要求。科学预测其剩余寿命,是采取有效的加固升级改造措施和再投资的需要。文中以灰色理论的基本模型为基础,建立了预测混凝土构件剩余寿命的中心逼近式GM(1,1)模型,并结合某混凝土结构的损伤系数进行寿命预测,通过与实例进行比较,证明该预测模型得到的数据具有更高的预测精度。     

基于灰色理论的船用钢腐蚀剩余寿命预测方法

针对海水腐蚀的模糊性以及船体结构腐蚀剩余寿命的不确定性,基于灰色理论建立了综合考虑各种海洋环境因素的碳钢腐蚀厚度随时间变化的GM(1,1)模型,提出了船用钢腐蚀的剩余寿命预测方法。通过算例分析发现:腐蚀模型可在小样本数据的情况下为海洋环境中船用钢的剩余寿命预测提供参考,且精度较高。     

基于多元退化的航空机电系统的剩余寿命预测

针对性能退化故障和突发故障同时并存的问题建立基于竞争故障的航空机电系统剩余寿命预测模型,该方法利用状态监测数据,分析性能退化故障与突发故障的相关度,通过采用监测参数退化率的变化趋势预测剩余寿命,最后基于性能退化故障与突发故障相关度建立了航空机电系统寿命变化趋势预测模型,提高了航空机电系统剩余寿命预测的准确度,并为航空机电系统维修决策理论奠定了基础。     

基于LSTM的滚动轴承寿命预测

针对滚动轴承剩余使用寿命预测难、一般的神经网络预测精度差的问题,提出了一种基于振动信号时域特征,结合滚动轴承理论寿命值和具有处理时序特征功能的LSTM(Long Short-Term Memory,长短期记忆网络)剩余使用寿命预测方法。首先按照时间顺序提取振动信号的均方根值、峰度、偏斜等15个时域特征作为判断滚动轴承退化的特征值;然后将其输入到LSTM中,将网络输出的轴承退化值设定为[0,1],0表示轴承完好,1为完全退化;最后采用滚动轴承理论寿命计算公式,根据滚动轴承的转速和载荷计算滚动轴承的基本额定寿命,结合其理论寿命和退化值得到定量的剩余寿命。试验结果表明,LSTM与理论寿命结合的滚动轴承寿命预测方法相比于一般的神经网络具有较高的预测精度。     

酸性环境下混凝土寿命预测模型的建立及应用

采用模拟加速试验的方法,研究酸性腐蚀条件下混凝土性能劣化规律,旨在建立一个合理的酸性环境下混凝土寿命预测模型。预测酸性环境下混凝土寿命主要通过3种方式:1)根据灰色系统理论,利用GM(1,1)模型预测其强度变化规律;2)根据Arrhenius定理构建预测模型,利用试验强度变化数据预测混凝土寿命;3)通过研究酸性环境下混凝土中性化深度变化规律来达到辅助预测的效果。结果表明:根据灰色系统理论或Arrhenius定理构建的预测模型,对酸性环境下混凝土进行寿命预测的准确性较高;同时提出了结合中性化深度变化规律进行综合分析的设想。     

大型舰船电气设备中电力变压器剩余寿命估计方法

为提升大型舰船电气设备中电力变压器剩余寿命估计的准确度,提出大型舰船电气设备中电力变压器剩余寿命估计方法.构建电力变压器剩余寿命估计模型,该模型共分为3层:第一层估计模型利用电力变压器基础信息,获取大型舰船电气设备中电力变压器健康指数.第二层估计模型利用电力变压器测试信息,获取大型舰船电气设备中电力变压器老化状态.通过...     

服役后期海洋平台剩余寿命可靠度预测方法

为保证服役后期平台在延寿服役期内的安全性,需要对其结构整体剩余寿命可靠度进行预测。因此,文章重点研究了在随机波浪载荷作用下平台部分构件动力失效和疲劳失效时,平台整体时变可靠度预测方法。采用Miner线性累积损伤理论和首次超越失效准则,计算平台构件的疲劳寿命可靠度和动力可靠度,搜索并删除失效概率较大的构件,运用波浪增量动力分析法找出平台结构所能承受的极限波浪载荷,再结合服役海域波浪统计资料,计算平台结构系统整体时变可靠度以预测其剩余寿命。文中算例表明了该方法的实用性和简便性。     

基于数据融合的舰用柴油机状态预测系统研究

融合柴油机热工、油液及振动3大类信息,采用灰色理论、自适应谐振理论(ART)和BP网络等相结合的决策级融合技术,建立了一套具有数据融合、分析诊断和状态预测能力的舰用柴油机状态预测系统,并以12PA6V-280型柴油机为研究对象,进行了工作过程仿真及故障模拟研究。     

一种基于灰色理论-隐马尔科夫模型的装备故障预测方法

针对复杂电子装备的系统复杂性、故障关联性以及监测信息不完备的特点,论文提出利用HMM作为分类器,实现对早期故障因素模式的识别;研究了基于灰色理论的状态预测技术,提出基于灰色理论与隐马尔科夫模型相结合的故障预测方法,最后通过某电子装备故障发生率、故障类型与潜在故障因素之间的统计关系和特点,验证了该方法具备一定的预测精度。     

考虑残余应力效应的深潜器耐压壳体疲劳研究

本文考虑焊接残余应力的影响,给出包含裂纹萌生和裂纹扩展全过程的载人深潜器耐压球壳疲劳寿命预报方法,分别基于局部应力-应变法和能计及负应力比效应的裂纹扩展单一曲线模型预报了耐压球壳的工艺疲劳寿命和使用疲劳寿命,研究焊接残余应力大小对球壳疲劳寿命的影响。结果表明,忽略拉伸残余应力的影响将导致疲劳寿命预测结果偏于危险;耐压球壳整体受压时,拉伸残余应力使得球壳局部区域承受拉-压循环载荷,计算使用疲劳寿命过程中须考虑其影响;降低拉伸残余应力可有效提高耐压球壳的疲劳寿命。     

高桩码头部分主要构件的剩余使用寿命预测

通过对高桩码头生命全过程的分析,给出了码头混凝土构件抗氯离子侵蚀的耐久寿命的定义;在国内外研究成果的基础上,确定了普通硅酸盐水泥制成构件氯离子浓度临界值;根据氯离子扩散理论,建立梁板式高桩码头主要构件剩余使用寿命的预测模型,并通过具体实例证明了该模型的有效性。     

Residual life prediction for marine diesel turbocharger based on Wiener process北大核心CSCD

[目的]针对船舶柴油机增压器难以收集到全生命周期性能退化数据的问题,提出一种基于维纳过程的寿命预测模型。[方法]首先,采用K-Means模型对增压器实际运行工况进行聚类,提取出典型工况数据;然后,使用贝叶斯突变点检测模型识别增压器的缺陷点;最后,建立基于维纳过程的退化模型,并以某型船用柴油机增压器为应用对象,预测增压器的剩余使用寿命。[结果]结果显示,基于维纳过程的寿命预测方法能够在不需要同类设备历史退化数据的情况下对增压器的剩余寿命进行预测。[结论]所提方法对缺少故障样本的船舶柴油机增压器寿命预测具有一定的参考价值。     

Fatigue life estimation of explosive cladded transition joints with the use of the spectral method for the case of a random sea state

The problem with fatigue lifetime estimation of explosive cladded transition joints under random loading conditions has been described. The paper presents the fatigue test results performed for the random state of tension-compression under a generated spectrum according to the Pierson-Moskowitz model. The obtained spectrum has a non-Gaussian characteristic. The tested material consists out of a transition joint clad with four layers of aluminium alloy A5083, A1050, Titanium Grade 1 and steel Grade D. The material has been tested for the existence of residual stresses after the welding process with the hole drilling method. The welding process has been also simulated with ANSYS and the residual stresses have been generated for the Goldak volumetric distribution. The obtained values of residual stresses comprise to the values of real tests performed for the hole drilling method. The information about the residual stress values have been taken into account in the process of fatigue lifetime estimation in the form of non-zero mean stresses compensation inside the clad. The fatigue life has been calculated with the use of the frequency domain method. The Goodman mean stress compensation model has been used in the process of residual stress compensation. The non-gaussianity has been compensated with the use of the Bracessi formula. The obtained fatigue life assessment results have been compared with stand test results. The calculated results are within the scatter area of 3, but individual scatter values have been calculated for calculated series.     

改进的Walker应变寿命预测方法研究

研究Walker应变寿命预测模型及其简化的应变寿命预测模型,提出一个新的Walker应变寿命预测简化模型。将改进后的Walker应变寿命预测模型应用于镍基高温合金GH4133和K435,并进行验证计算,计算结果与试验结果相比,在可接受的范围内,证明该方法行之有效。     

钛合金疲劳小裂纹扩展行为预报方法研究

针对小裂纹扩展阶段裂纹尖端塑性区域尺寸相对于小裂纹长度是不可忽略的问题,在考虑小裂纹效应裂纹扩展速率修正模型基础上,对该模型中裂纹尺寸进行修正,即裂纹长度等于真实裂纹长度加上平面应变状态下裂纹尖端塑性区域一半;并利用修正后的模型对钛合金材料不同情况下疲劳小裂纹扩展速率和寿命进行预报,同时将预报结果与试验值比较.结果表明:修正后的预报模型对小裂纹扩展速率和寿命均有很好的预报效果.     

一种复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法

风暴模型是Tomita等提出的用来评估船舶结构疲劳强度的一种随机波浪载荷简化模型,它能表达波浪载荷是与时间相关的随机过程。文中介绍了风暴模型及波浪诱导应力短期分布的基本特征。将风暴模型和裂纹扩展率单一曲线模型及焊趾表面裂纹应力强度因子的计算方法结合起来,探讨了复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法。并用权函数法计算了给定残余应力分布的表面裂纹应力强度因子。预报了对接焊接接头焊趾处表面裂纹在风暴波浪载荷作用下的疲劳裂纹扩展行为,结果表明风暴的大小、顺序,初始裂纹尺寸及残余应力对裂纹扩展行为影响明显。合理的风暴模型参数及初始裂纹尺寸的确定对船舶结构的疲劳寿命预报是非常重要的。     

腐蚀裂纹损伤下船舶管路抗冲击时变剩余强度研究

舰艇管路系统对冲击载荷作用非常敏感,遭受冲击载荷后通常会引起管路系统应力或变形过大而破坏,而裂纹和腐蚀作为常见的一种损伤缺陷导致结构承载力下降,降低管路系统的使用寿命.因此针对典型管路系统管路段,建立仿真精度较高的典型管路有限元模型,对典型管路系统管抗冲击性能进行分析;根据仿真分析结果,确定管路结构强度的薄弱节点或分段(称之为关键节点或关键结构)作为裂纹扩展的初始点.基于管路系统腐蚀和裂纹的发展规律和有限元计算方法,建立管路系统时变剩余强度预报模型,发展一种分别计及腐蚀、裂纹2种因素作用下,舰艇管路系统在三向冲击载荷作用下剩余强度的计算方法和实现流程.在此基础上,分别研究裂纹损伤、腐蚀损伤在不同服役年限下冲击载荷对舰艇管路时变剩余强度的影响规律.     

耐压船体结构典型接点疲劳寿命评估

潜艇在潜浮过程中,由于静水外压引起的工作应力与焊接残余应力叠加,形成拉压循环应力,导致耐压船体的局部结构可能出现低周疲劳裂纹.一般情况下,高强度钢在抗拉强度提高的同时往往伴随着材料塑性储备和断裂韧性的下降,因此分析高强度钢潜艇结构的低周疲劳寿命非常重要.本文基于断裂力学和Paris公式建立了潜艇耐压结构低周疲劳寿命的工程估算方法,根据裂纹无损检测的概率统计和含裂纹圆柱壳极限应力分析,给出了初始裂纹和裂纹临界状态的建议值.应用本文的简化方法分析了某潜艇结构和锥柱结合壳模型的低周疲劳寿命,锥柱结合壳模型的数值算例表明本文的计算结果与试验测试结果相吻合.     

基于AR-EMD方法的扩展非平稳船舶运动极短期预报AR模型

准确的极短期预报技术能够提高对船舶摇荡运动敏感的海洋特种作业安全性和效率。自回归（auto-regressive,AR）预报模型由于其自适应性强、计算效率高而被广泛应用于船舶运动的极短期预报研究。但该模型基于平稳随机假设,因而在非平稳船舶运动的极短期预报中存在困难。针对非平稳船舶运动极短期预报,文章提出一种基于AR-EMD方法的扩展AR模型,称为EMD-AR预报模型。其中,AR-EMD方法是指在经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）的过程中,采用AR预报的方法处理端点效应问题。 EMD-AR预报模型将非平稳信号分解成若干平稳的固有模态函数分量及余项,然后对各个分量分别用AR模型预报,得到最终的预报结果,以此克服非平稳性对AR预报模型的影响。研究基于船舶试验数据将EMD-AR模型与线性AR模型、非线性支持向量机回归（support vector regression,SVR）预报模型进行对比分析,结果表明,AR-EMD方法能够有效处理船舶运动非平稳性对AR预报模型的影响,提高该模型的预报精度,且EMD-AR模型预报性能较线性AR模型和非线性SVR模型更优。