基于系统加速寿命试验数据的指数式负载共享系统可靠性评估

《IEEE Transactions on Reliability》：Reliability Evaluation for the Exponential Load-Sharing System Based on System Accelerated Life Testing Data

本文基于等负载分担规则下的系统加速寿命测试数据，提出了一种指数负载分担系统的可靠性评估方法。通过建立对数线性关系的负载水平与组件寿命模型，推导了模型参数、系统可靠性和初始应力水平下平均寿命的精确置信区间，并拓展了未来失效时间与剩余寿命的预测区间。蒙特卡洛模拟验证表明，所提方法在小样本情况下在覆盖概率和平均区间长度方面优于大样本正态近似法，最后通过数值例子验证了方法的有效性。

　　

摘要：

本文提出了一种基于系统加速寿命测试数据的指数负载共享系统可靠性评估方法，该方法适用于等负载共享规则下的系统。指数分布被用来模拟负载共享系统中组件寿命的基线分布。假设负载水平与组件寿命之间存在对数线性关系。本文提出了模型参数、系统可靠性以及初始应力水平下平均寿命的精确置信区间。同时，还推导出了系统未来失效时间及其在初始应力水平下剩余使用寿命的预测区间。通过蒙特卡洛仿真对所提出方法的性能进行了评估。仿真结果表明，与大样本正态近似方法相比，所提出的方法在覆盖概率和平均区间长度方面表现更优，尤其是在小样本量情况下。最后，通过一个数值示例来说明这些方法的实用性。

引言

在可靠性工程中，组件独立运行是大多数可靠性模型的常见假设。然而，这一假设并不总是成立的。在某些情况下，系统上的总负载是恒定的，并由所有存活的组件共同承担。当一个组件发生故障时，系统上的总负载会在剩余的存活组件之间重新分配。由于额外的负载作用，每个存活组件的故障率会增加。因此，另一个组件的故障可能会影响存活组件的性能。这样的系统被称为负载共享系统[1]。负载共享系统已应用于多个领域，例如齿轮系统[2]、电网[3]和计算机系统[4]。更多关于负载共享系统的例子可以参考[5]、[6]、[7]、[8]和[9]。