
【化】 life distribution
life; life-span; longevity
【计】 live time
【医】 duration of life; life; span life; tau.
【化】 distribution
【医】 distribution; supply
寿命分布(Life Distribution) 指在可靠性工程与统计学中,用于描述产品、系统或生物个体寿命(从开始使用到失效或死亡的时间)随机性的概率分布模型。它通过数学函数刻画寿命落在特定时间区间内的可能性,是评估可靠性、预测失效时间及制定维护策略的核心工具。其标准英文对应词为Life Distribution 或Failure Time Distribution。
寿命分布反映群体中个体寿命的统计规律。在工程领域(如电子元件、机械部件),它量化产品失效的时间不确定性;在生物医学领域,则描述特定人群的生存时间特征。其概率密度函数(PDF)表示瞬时失效概率,累积分布函数(CDF)表示在时间 t 前的累积失效概率,生存函数(Reliability Function)则表征存活至时间 t 的概率(即 1-CDF)。
威布尔分布(Weibull Distribution)
最广泛应用于工程可靠性分析,其灵活性可拟合浴盆曲线(早期失效、随机失效、耗损失效三阶段)。概率密度函数为:
$$ f(t) = frac{beta}{eta} left( frac{t}{eta} right)^{beta-1} e^{-left( t/eta right)^beta}
$$
其中 $beta$(形状参数)决定失效模式,$eta$(尺度参数)表征特征寿命。
指数分布(Exponential Distribution)
适用于恒定失效率的随机失效期,是威布尔分布中 $beta=1$ 的特例。无记忆性是其关键特性,公式为:
$$ f(t) = lambda e^{-lambda t} $$
$lambda$ 为失效率,常用于电子元器件建模。
对数正态分布(Lognormal Distribution)
适用于寿命由疲劳累积或化学反应驱动的场景(如金属材料、半导体)。若 $ln(t)$ 服从正态分布,则 t 服从对数正态分布,其概率密度函数为:
$$ f(t) = frac{1}{tsigmasqrt{2pi}} e^{-frac{(ln t - mu)}{2sigma}} $$
$mu$ 和 $sigma$ 分别为对数寿命的均值与标准差。
关键函数包括:
权威参考来源:
- 《可靠性工程数学》(Mathematical Methods in Reliability Engineering),科学出版社,系统阐述寿命分布理论基础。
- IEC 61649:2008 《威布尔分布数据分析方法》,国际电工委员会标准,规范威布尔模型的应用。
- NIST/SEMATECH 《电子手册可靠性分析篇》,美国国家标准与技术研究院,提供工程实践指南。
寿命分布是统计学和可靠性工程中的概念,用于描述生物、设备或系统在特定条件下的生存时间概率规律。它通过数学函数模型,揭示个体寿命的集中趋势、离散程度以及失效风险随时间的变化特征。以下是详细解释:
寿命分布(Life Distribution)是描述个体(如生物、机械零件、电子元件等)从开始使用到失效的时间(寿命)所遵循的概率分布模型。其核心指标包括:
常用最大似然估计(MLE)或最小二乘法拟合实际数据,并结合统计检验(如Kolmogorov-Smirnov检验)验证分布假设。
如果需要具体分析某类对象的寿命分布(如机械零件、生物种群),可结合历史数据与领域知识选择模型,并进一步进行参数拟合与验证。
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