Published November 18, 2023 | Version v1
Publication Open

A versatile model for lifetime of a component under stress

Creators

  • 1. King Faisal University
  • 2. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi
  • 3. Tanta University
  • 4. Qassim University

Description

In this study, a versatile model, called [Formula: see text]-monotone inverse Weibull distribution ([Formula: see text]IW), for lifetime of a component under stress is introduced by using the [Formula: see text]-monotone concept. The [Formula: see text]IW distribution is also expressed as a scale-mixture between the inverse Weibull distribution and uniform distribution on (0, 1). The [Formula: see text]IW distribution includes [Formula: see text]-monotone inverse exponential and [Formula: see text]-monotone inverse Rayleigh distributions as submodels and converenges to the inverse Weibull, inverse exponential, and inverse Rayleigh distributions as limiting cases. Also, slash Weibull, slash Rayleigh, and slash exponential distribuitons can be obtained under certain variable transformation and parameter settings. The [Formula: see text]IW distribution is characterized by its hazard rate function and characterizing conditions are provided as well. Maximum likelihood, maximum product of spacing, and least squares methods are used to estimate distribution parameters. A Monte-Carlo simulation study is conducted to compare the efficiencies of the considered estimation methods. In the application part, two practical data sets, Kevlar 49/epoxy and Kevlar 373/epoxy, are modeled via the [Formula: see text]IW distribution. Modeling performance of the [Formula: see text]IW distribution is compared with its rivals by means of some well-known goodness-of-fit statistics and results show that [Formula: see text]IW distribution performs better modeling than them. Results of comparison also indicate that obtaining the [Formula: see text]IW distribution by using the [Formula: see text]-monotone concept is cost effective since the new shape parameter added to the distribution by using the [Formula: see text]-monotone concept significantly increases the modeling capability of the IW distribution. As a result of this study, it is shown that the [Formula: see text]IW distribution can be an alternative to the well-known and recently-introduced distributions for modeling purposes.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الدراسة، يتم تقديم نموذج متعدد الاستخدامات، يسمى [Formula: see text] - monotonous معكوس Weibull distribution ([Formula: see text] IW)، لعمر مكون تحت الضغط باستخدام [Formula: see text] - monotonous concept. يتم التعبير عن توزيع [الصيغة: انظر النص] IW أيضًا كمزيج مقياس بين توزيع Weibull العكسي والتوزيع الموحد على (0، 1). يتضمن توزيع [Formula: see text] IW [Formula: see text] - monotonous inverse exponential و [Formula: see text] - monotonous inverse Rayleigh distribution as submodels and converenges to the inverse Weibull, inverse exponential, and inverse Rayleigh distribution as limiting cases. أيضًا، يمكن الحصول على توزيعات Weibull و Rayleigh و slash الأسية في ظل إعدادات تحويل ومعلمات متغيرة معينة. يتميز توزيع [الصيغة: انظر النص] IW بوظيفة معدل الخطر ويتم توفير الظروف المميزة أيضًا. يتم استخدام طرق الحد الأقصى للاحتمال، والحد الأقصى لمنتج التباعد، والمربعات الصغرى لتقدير معلمات التوزيع. يتم إجراء دراسة محاكاة مونت كارلو لمقارنة كفاءات طرق التقدير المدروسة. في جزء التطبيق، يتم نمذجة مجموعتين من البيانات العملية، كيفلر 49/الإيبوكسي وكيفلر 373/الإيبوكسي، عبر توزيع [الصيغة: انظر النص] IW. تتم مقارنة أداء نمذجة [Formula: see text] توزيع IW مع منافسيه عن طريق بعض الإحصاءات والنتائج المعروفة جيدًا أن [Formula: see text] توزيع IW يؤدي نمذجة أفضل منها. تشير نتائج المقارنة أيضًا إلى أن الحصول على توزيع [Formula: see text] IW باستخدام مفهوم [Formula: see text] الرتيب فعال من حيث التكلفة لأن معلمة الشكل الجديدة المضافة إلى التوزيع باستخدام مفهوم [Formula: see text] الرتيب يزيد بشكل كبير من قدرة النمذجة لتوزيع IW. نتيجة لهذه الدراسة، تبين أن توزيع [الصيغة: انظر النص] IW يمكن أن يكون بديلاً للتوزيعات المعروفة والمقدمة حديثًا لأغراض النمذجة.

Translated Description (English)

In this study, a versatile model, called [Formula: see text] -monotonous inverse Weibull distribution ([Formula: see text] IW), for the lifetime of a component under stress is introduced by using the [Formula: see text] -monotonous concept. The [Formula: see text] IW distribution is also expressed as a scale-mixture between the inverse Weibull distribution and uniform distribution on (0, 1). The [Formula: see text] IW distribution includes [Formula: see text] -monotonous inverse exponential and [Formula: see text] -monotonous inverse Rayleigh distributions as submodels and converenges to the inverse Weibull, inverse exponential, and inverse Rayleigh distributions as limiting cases. Also, slash Weibull, slash Rayleigh, and slash exponential distribuitons can be obtained under certain variable transformation and parameter settings. The [Formula: see text] IW distribution is characterized by its hazard rate function and characterizing conditions are provided as well. Maximum likelihood, maximum product of spacing, and least squares methods are used to estimate distribution parameters. A Monte-Carlo simulation study is conducted to compare the efficiencies of the considered estimation methods. In the application part, two practical data sets, Kevlar 49/epoxy and Kevlar 373/epoxy, are modeled via the [Formula: see text] IW distribution. Modeling performance of the [Formula: see text] IW distribution is compared with its rivals by means of some well-known goodness-of-fit statistics and results show that [Formula: see text] IW distribution performs better modeling than them. Results of comparison also indicate that obtaining the [Formula: see text] IW distribution by using the [Formula: see text] monotonous concept is cost effective since the new shape parameter added to the distribution by using the [Formula: see text] monotonous concept significantly increases the modeling capability of the IW distribution. As a result of this study, it is shown that the [Formula: see text] IW distribution can be an alternative to the well-known and recently-introduced distributions for modeling purposes.

Translated Description (French)

Dans cette étude, un modèle polyvalent, appelé [Formule : voir texte] -distribution de Weibull inverse monotone ([Formule : voir texte] IW), pour la durée de vie d'un composant sous contrainte est introduit en utilisant le concept [Formule : voir texte] -monotone. La distribution IW [Formule : voir texte] est également exprimée sous la forme d'un mélange d'échelle entre la distribution de Weibull inverse et la distribution uniforme sur (0, 1). La distribution IW [Formule : voir texte] comprend les distributions de Rayleigh inverses [Formule : voir texte] -monotones et [Formule : voir texte] -monotones comme sous-modèles et converge vers les distributions de Weibull inverses, exponentielles inverses et de Rayleigh inverses comme cas limites. En outre, les distributions exponentielles slash Weibull, slash Rayleigh et slash peuvent être obtenues sous certaines transformations variables et certains paramètres. La distribution IW [Formule : voir texte] est caractérisée par sa fonction de taux de risque et des conditions caractéristiques sont également fournies. La probabilité maximale, le produit maximal de l'espacement et les méthodes des moindres carrés sont utilisés pour estimer les paramètres de distribution. Une étude de simulation Monte-Carlo est menée pour comparer les efficacités des méthodes d'estimation considérées. Dans la partie application, deux jeux de données pratiques, Kevlar 49/époxy et Kevlar 373/époxy, sont modélisés via la distribution IW [Formule : voir texte]. Les performances de modélisation de la distribution IW [Formule : voir texte] sont comparées à celles de ses rivaux au moyen de statistiques bien connues sur la qualité de l'ajustement et les résultats montrent que la distribution IW [Formule : voir texte] effectue une meilleure modélisation qu'eux. Les résultats de la comparaison indiquent également que l'obtention de la distribution IW [Formule : voir texte] en utilisant le concept monotone [Formule : voir texte] est rentable puisque le nouveau paramètre de forme ajouté à la distribution en utilisant le concept monotone [Formule : voir texte] augmente considérablement la capacité de modélisation de la distribution IW. À la suite de cette étude, il est montré que la distribution IW [Formule : voir texte] peut être une alternative aux distributions bien connues et récemment introduites à des fins de modélisation.

Translated Description (Spanish)

En este estudio, se introduce un modelo versátil, llamado [Fórmula: ver texto] -distribución de Weibull inversa monótona ([Fórmula: ver texto] IW), para la vida útil de un componente bajo estrés mediante el uso del concepto monótono [Fórmula: ver texto]. La distribución IW de [Fórmula: ver texto] también se expresa como una mezcla de escala entre la distribución inversa de Weibull y la distribución uniforme en (0, 1). La distribución [Formula: see text] IW incluye distribuciones [Formula: see text] -monótonas inversas exponenciales y [Formula: see text] -monótonas inversas de Rayleigh como submodelos y converge a las distribuciones inversas de Weibull, exponenciales inversas e inversas de Rayleigh como casos límite. Además, se pueden obtener distribuciones exponenciales de barra oblicua de Weibull, barra oblicua de Rayleigh y barra oblicua bajo ciertas configuraciones de parámetros y transformación de variables. La distribución de [Fórmula: ver texto] IW se caracteriza por su función de tasa de riesgo y también se proporcionan condiciones de caracterización. Los métodos de probabilidad máxima, producto máximo de espaciado y mínimos cuadrados se utilizan para estimar los parámetros de distribución. Se realiza un estudio de simulación de Monte-Carlo para comparar las eficiencias de los métodos de estimación considerados. En la parte de la aplicación, dos conjuntos de datos prácticos, Kevlar 49/epoxy y Kevlar 373/epoxy, se modelan a través de la distribución IW de [Fórmula: ver texto]. El rendimiento de modelado de la distribución de [Fórmula: ver texto] IW se compara con sus rivales mediante algunas estadísticas de bondad de ajuste bien conocidas y los resultados muestran que la distribución de [Fórmula: ver texto] IW realiza un mejor modelado que ellos. Los resultados de la comparación también indican que obtener la distribución IW [Fórmula: ver texto] mediante el uso del concepto monótono [Fórmula: ver texto] es rentable, ya que el nuevo parámetro de forma agregado a la distribución mediante el uso del concepto monótono [Fórmula: ver texto] aumenta significativamente la capacidad de modelado de la distribución IW. Como resultado de este estudio, se demuestra que la distribución IW [Fórmula: ver texto] puede ser una alternativa a las distribuciones bien conocidas y recientemente introducidas con fines de modelado.

Files

s41598-023-47313-3.pdf.pdf

Files (2.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:dfc5f870195ac9b2a2be8083f784925a
2.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نموذج متعدد الاستخدامات لعمر مكون تحت الضغط
Translated title (English)
A versatile model for lifetime of a component under stress
Translated title (French)
Un modèle polyvalent pour la durée de vie d'un composant sous contrainte
Translated title (Spanish)
Un modelo versátil para la vida útil de un componente bajo estrés

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4388796177
DOI
10.1038/s41598-023-47313-3

Is supplement to
https://openalex.org/W4226215114 (Other)
https://openalex.org/W4220847856 (Other)
https://openalex.org/W4220801072 (Other)
https://openalex.org/W4220758860 (Other)
https://openalex.org/W4220731674 (Other)
https://openalex.org/W4220691425 (Other)
https://openalex.org/W3083898685 (Other)
https://openalex.org/W2374817159 (Other)
https://openalex.org/W1973754976 (Other)
https://openalex.org/W189075692 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1980540215
  • https://openalex.org/W1992427077
  • https://openalex.org/W2073657828
  • https://openalex.org/W2086094787
  • https://openalex.org/W2089763487
  • https://openalex.org/W2118085505
  • https://openalex.org/W2127332440
  • https://openalex.org/W2341925878
  • https://openalex.org/W2343642679
  • https://openalex.org/W2471349955
  • https://openalex.org/W2568764091
  • https://openalex.org/W2596681677
  • https://openalex.org/W2612112290
  • https://openalex.org/W2895930775
  • https://openalex.org/W2902520121
  • https://openalex.org/W2911625375
  • https://openalex.org/W2912879423
  • https://openalex.org/W2923373645
  • https://openalex.org/W2938159390
  • https://openalex.org/W3016189756
  • https://openalex.org/W3121424686
  • https://openalex.org/W3135536265
  • https://openalex.org/W3176732696
  • https://openalex.org/W3177092236
  • https://openalex.org/W3206807273
  • https://openalex.org/W4220811945
  • https://openalex.org/W4220837456
  • https://openalex.org/W4246157667
  • https://openalex.org/W4292708331
  • https://openalex.org/W4376848218