[发明专利]基于多元相关退化建模的往复流体动密封寿命预测方法

权利要求书

1.一种基于多元相关退化建模的往复流体动密封寿命预测方法，其特征在于，首先对液压作动器活塞杆往复密封件的两个性能退化指标——摩擦力和泄漏量，进行如下设定：

(1)摩擦力和泄漏量两个性能退化量均服从维纳过程，设{X_k(t),t≥0}表示往复密封件的第k个性能退化指标在时刻t的退化量，k＝1,2分别指摩擦力、泄漏量性能退化指标；

X_k(t)＝μ_kΛ(t)+σ_kW(Λ(t))，k＝1,2 (1)

其中，μ_k表示第k个性能退化指标的漂移参数，σ_k表示第k个性能退化指标的扩散参数，Λ(t)表示时间尺度参数，参数q_k是正实数，W(t)表示标准布朗运动过程；

(2)摩擦力和泄漏量初值均为零，且每个性能退化指标均为相互独立增量过程；

(3)每个退化性能指标的退化量{X_k(t),t≥0}，在时间[t,t+Δt]区间内的退化增量ΔX_k(t)服从正态分布，如下所示：

其中，ΔX_k(t)＝X_k(t+Δt)-X_k(t),ΔΛ(t)＝Λ(t+Δt)-Λ(t)；

(4)两个性能退化指标之间的相关关系用Frank Copula函数来描述；

所述方法设定在试验过程中，工况条件保持不变，进行往复流体动密封寿命预测包括如下步骤：

步骤一，采集摩擦力和泄漏量的退化量数据，计算两个性能退化指标的退化增量ΔX_k(t)，对退化增量进行归一化处理；

步骤二，根据Frank Copula的分布函数，建立摩擦力退化增量ΔX₁(t)和泄漏量退化增量ΔX₂(t)的联合分布函数如下：

其中，F₁(ΔX₁(t))是摩擦力退化增量的边缘分布函数，F₂(ΔX₂(t))是泄漏量退化增量的边缘分布函数，参数θ∈(-∞,+∞)/{0}；

步骤三，设共有N个试验密封件进行性能退化试验，X_k(t_ij)表示第k(k＝1,2)个性能退化指标的第i(i＝1,2,…,N)个试验样本在时间t_j(j＝1,2,…,M)的退化量，N,M均为正整数；则在时间段[t_j-1,t_j]的退化增量表示为ΔX_k(t_ij)＝X_k(t_ij)-X_k(t_i,j-1)，t₀表示初始时刻；由此，建立往复流体动密封的多元相关退化过程模型，包括公式(2)、(3)和(4)；

其中，在t₀时刻X_k为0；

步骤四，对于两个性能退化指标，退化过程中的未知参数设为则建立二元随机相关退化过程模型的对数似然函数如下：

其中，θ是Frank Copula函数中的未知参数；u_ij＝F₁(ΔX₁(t_ij))，v_ij＝F₂(ΔX₂(t_ij))；f_k(ΔX_k(t_ij))是两个性能退化指标退化增量对应的概率密度函数；

步骤五，利用贝叶斯方法对参数和θ进行估计，随着退化数据的更新，不断更新参数和θ的估计结果；

在估计得到参数和θ后，得到公式(2)、(3)和(4)所示的往复流体动密封的多元相关退化过程模型；

步骤六，在试验时刻t，随机生成H个样本，对这H个试验密封件样本进行性能退化解算，利用公式(2)、(3)和(4)得到往复密封件的退化量，根据事先设定的两个性能退化指标的失效阈值d₁与d₂，计算往复密封件的可靠度及寿命；H为正整数。