《中国制造2025》中明确要求:“加强可靠性设计、试验与验证技术开发应用。”可靠性评估是可靠性工程的核心研究内容之一,在产品的全寿命周期起着非常重要的作用,能为产品的设计和生产工艺改进,使用、贮存和维修策略的制定提供依据。开展针对机械产品的可靠性评估方法研究,具有重要的理论和现实意义。随着产品可靠性水平的提高,大量高可靠长寿命机械产品被广泛使用。在有限的时间和成本内,很难通过传统的基于大样本寿命数据的评估方法对此类机械产品开展有效的可靠性评估。充分发掘产品在失效之前的退化阶段蕴藏的有效信息,利用退化模型对高可靠长寿命产品开展可靠性分析和评估工作已经成为一个研究热点。贝叶斯统计方法由于其在信息融合中的独特优势,在可靠性评估中的应用日益广泛。这些新理论、新方法多数是基于电子产品而出现和发展起来的,对于机械系统而言,相应的理论、方法还不十分成熟、有效。基于机械产品在可靠性评估中体现出的以退化型失效为主、寿命数据难获取、通用可靠性数据缺乏、样本数量少、不确定性和个体差异性显著、多元性能退化现象广泛存在、可靠性试验开展困难等特点,本文结合相关科研项目,开展基于退化模型的机械产品可靠性评估方法的研究,主要内容如下:(1)融合寿命数据和退化数据的可靠性评估研究。在介绍基于退化轨迹模型的基础上,归纳总结了采用基于曲线拟合的退化轨迹模型进行可靠性评估的流程。分析了多源可靠性信息对于可靠性评估的重要意义,提出了基于贝叶斯方法,融合退化数据和其他多源信息的可靠性评估框架。最后通过对数控机床的功能铣头开展可靠性评估工作,验证了利用贝叶斯方法融合多源可靠性信息开展可靠性评估方法的有效性。(2)考虑产品个体差异性的可靠性评估研究。介绍了常见的几种随机过程模型,分析说明了随机过程模型对于机械产品的适用性,通过将Gamma过程模型中的尺度参数随机化,引入产品的个体差异性,建立了考虑产品个体差异的基于Gamma过程的可靠性模型,通过引入退化速率相关的参数并将其随机化,建立了考虑产品个体差异性的逆高斯随机过程模型,并分别给出了基于贝叶斯理论的参数估计方法。通过滑阀密封可靠性评估的工程实例详细说明了如何运用考虑个体差异的Gamma过程模型,最后还利用某型砷化镓激光器的性能退化数据验证了考虑个体差异性的逆高斯过程模型和参数估计方法的有效性。(3)基于退化量分布的疲劳可靠性评估。介绍了传统的基于退化量分布的可靠性评估方法。结合疲劳累积损伤物理分析,对疲劳累积损伤进行了演化与概率化描述,将疲劳累积损伤值视为一个随机变量。通过引入基于退化量分布的模型,结合非线性疲劳累积损伤准则和概率密度函数转换技术,提出了疲劳可靠性评估方法。在恒幅载荷和变幅载荷两种情况下,分别对45号钢和LZ50钢材料进行疲劳可靠性评估,验证了方法的可行性。(4)基于多元性能退化的机械产品可靠性评估。介绍了基于一般多元性能退化模型的可靠性评估。将逆高斯过程引入到多元性能退化模型中,用Copula函数刻画不同逆高斯退化过程之间的相关性,并通过算例证实了模型的可用性。在机械产品多元性能退化实例分析的基础上,提出了一种基于非竞争关系的多元性能退化可靠性模型,并通过实例验证了该模型的可用性。(5)基于贝叶斯理论的退化试验优化设计方法。在以可靠性评估为目的的退化试验中,以可靠性评估精度作为优化目标,根据基于贝叶斯方法的可靠性评估的特点,以可靠度评估值的平均后验方差作为目标函数,以样本数量、试验成本为约束条件,建立了退化试验方案的优化设计模型。提出了基于贝叶斯理论的试验方案优化设计方法,结合方法流程图具体介绍了优化算法。以某型砷化镓激光器的退化试验设计为例,说明了试验方案优化设计方法的有效性。对比研究说明了先验分布选择的重要性,讨论了不同情况下先验分布选择的原则。