基于时间序列建模的自相关累积冲击损伤可靠性评估新方法

本文提出了一种创新性的可靠性评估框架，通过自回归积分滑动平均模型（ARIMA）分析自相关累积冲击损伤，实现对系统失效概率的动态预测。该方法突破了传统冲击模型将损伤视为独立事件的局限，利用时间序列分析捕捉损伤间的相关性，为复杂系统（如IGBT）的预测性维护（Proactive Maintenance）和剩余使用寿命（RUL）评估提供了更精确的数据驱动解决方案。

　　

亮点

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  冲击损伤被认为是相关的，并使用单变量时间序列模型进行建模，以更精确地计算可靠性。
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  使用时间序列模型预测累积冲击损伤。
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  考虑了时间序列模型的主要属性，包括均值和方差，用于描述累积冲击损伤。
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  基于时间序列模型的累积冲击损伤计算可靠性置信区间。

换言之，时间序列模型被用来预测累积冲击损伤并估计可靠性。冲击损伤是自相关的。

在本文的后续部分中，结构如下。第2节将累积冲击和时间序列模型作为论文方法进行描述。第3节提供了累积冲击ARIMA模型。第4节通过真实数据给出数值示例并讨论结果。最后，第5节给出结论。

方法

在当今竞争激烈的环境中，制造商和研究人员越来越关注提高其系统的可靠性。可靠性指的是设备在特定时间段内正确运行的概率。为了使系统在此期间有效运行，必须满足某些特定条件。然而，这些条件的波动可能导致冲击，进而可能引发系统故障。冲击造成的损伤可导致系统故障。研究人员，

累积冲击ARIMA模型

我们假设随机冲击会影响一个系统，但单次冲击损伤不一定会导致系统故障；如果累积冲击损伤超过恒定阈值h，系统才会发生故障。在此模型中，T_j, (j≥1), (j=t, t?1, t?2, …) 表示冲击之间的时间间隔，而 W_j, (j≥1), (j=t, t?1, t?2, …) 表示冲击损伤。随机变量 (T₁, T₂, …) 彼此独立且服从相同分布。W₁, W₂, … 被假定为自相关的。损伤的时间序列模型

数值示例与讨论

深入理解材料、设计和热力学工程的基本原理对于认识绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中焊点的热机械失效至关重要。这些知识对于提高这些组件的设计和可靠性至关重要。鉴于IGBT模块在关键系统中的广泛应用，识别关键焊点已成为提高器件可靠性和实现更长平均故障间隔时间的关键。

结论

本研究通过采用单变量时间序列模型在累积冲击框架内预测累积冲击损伤，推进了系统可靠性的评估。在许多实际系统中，故障并非由单次冲击引起，而是由一系列冲击造成的损伤累积最终超过临界阈值所导致。通过显式建模累积冲击损伤过程，本研究展示了如何利用时间序列预测来预测