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零件外观模糊信息在零件寿命 估计中的应用 张玉庆邓克文蒋家勇 韦日演 (中国工程物理研究院结构力学研究所，绵阳，621900) 摘要：某零件A的直径和外观状况均受年龄及环境因素的影响而发生变化，最后以不能满足使用 要求而寿终·本丈拟将医学上的“生理年龄”概念，引入到机械零件的寿命估计研究中，提H{建 tZ联系零件外观状况与生理年龄的模糊集模型：以生理年龄为论域，分别定义出各特征值的隶屈 函数，同时给出了语言值的模糊数表示方法，通过零件的外观状况模糊信息估算出其生理年龄和 直径变化量。为评估零件库存寿命提供了一种思路。 关键词：模糊集；语言值；隶属函数：零件外观；库存：寿命 某零件A的检测项目主要有外观(模糊信息)和直径(精确数据)。零件的直径会受其年龄 及环境冈素的影晌而不断变化，最终导致零件不能满足使用要求。冈为零件的直径变化耸直接 芙系到零件的寿命，所以只要能估算出零件直径变化量．也就为评估零件寿命奠定了基础。住 影响商径变化的冈素中，零件的年龄很容易确定，环境因素如何影响直径变化则很难确定，同 时，零件的外观也是受同样的年龄和环境因素影响。所以只要有充分的检测记录和分析，应该 可以建立零件外观与直径之间的联系，达到由外观状况估算零件直径变化量的目的。零件的外 观状况是以自然语言形式描述的。模糊集方法在处理涉及人类经验的自然语言概念、判断奔雌 理方面有很多优越性…。因此，本文提出由零件外观状况的模糊信息来预测零件直径变化耸的 方法。 2外观模糊集信息应用方法 在医学领域中。某人的“生理年龄”是根据标准人体生理学和解剖学上“发育状态”所推 算出来的年龄，它表示个体组织结构和生理功能的实际衰老程度，可用来预计个体未来的健康 状况。本文将个体“生理年龄”这～概念引入到对零件库存状态及寿命的研究中。将零件的外 观监测、检查状况作为要考察的发育状态信息，来推算零件的生理年龄。 在模糊语言学中，客观对象的属性、状态和关系等统称为对象的特征，其取值称为特征值。 “1不妨假定：在零件A的库存期间，其外观特征会呈现出“裂纹”、“掉块”、“白霜”、“发黑” 等儿个特征值。它们构成了外观特征值集：Lkf裂纹、掉块、向霜、发黑)。 客观对象的各种特征总是以具有某种程度的特征值形式表现出来的。在现实生活中，几乎 都是用一些语义较含糊的模糊语言值来表示这种程度，如：很大、较多等等。 根据上述分析．本文提出一种用模糊集表示外观状况与生理年龄之间联系的方法pJ：以生 165 理年龄，r为论域，分别定义出外观特征集∥中特征值f的隶属函数／4(x)。卢，(z)的物理意义可 理解为：零件在生理年龄为z年时，其外观特征值f表现出来的程度。如：pH№(x)表示零件在 生理年龄为x年时，其外观特征值“掉块”的程度。这样，便得到了一组隶属函数： {Ia．(x)，i=裂纹，掉块，白霜，发黑)。 由于零件各外观特征值所表现出来的程度随时间的增加而不断加人，所以这组隶属函数将 是单调递增的函数。在模糊数学中，称之为偏大型的隶属函数。偏大型隶属函数有多种形式， 但它们在本质上没有多大的差别，对计算结果的影响不大。因此，本文选用参数个数较少的升 半正态模糊集作为这组隶属函数形式。图象见图l，其数学表达式如式(1)。 当xs 10， a， ∽’ H。’=1l—e-k,(x-a,)2，当J：，，其中to 参数d，表示零件在a。年以后将逐渐产生特征值f：参数k，反映了特征值f的程度从小到大 的变化周期人小，k，越小，变化周期就越长。这两个参数a．和k，可根据已有的检测数据(检测 时零件外观状况及对应的零件实际年龄)和有关专家经验确定。例如表1。 表1 隶属函数组的参数表 。一· _