基于层次结构Markov链的软件可靠性建模方法

在当前主流的基于体系结构的软件可靠性建模方法中,基于Markov链的状态模型是一种广泛应用的可靠性模型。现有基于状态的可靠性模型适用于构件转移满足Markov过程的软件,当程序中同时存在确定性转移和非确定性转移时,特别是存在多个构件对某构件的调用时,现有的办法不能得出精确的结果,甚至可能会引入不存在路径。为解决这一问题,文章基于UML模型和Markov模型,提出一种层次结构方法,用组合结点替代构件间的调用关系,建立层次结构的Markov链模型。最后通过一个实例对新方法的性能进行了验证。      

基于随机Petri网的机载系统动态可靠性建模

机载系统的可靠性对飞机的安全性有重大影响,现代飞机的机载系统自动化与集成化程度高,导致其失效特性具有显著的动态性,即系统失效不仅取决于单元失效的组合方式,还与单元失效顺序相关。提出了一种基于随机Petri网的机载系统的动态可靠性建模方法,针对温储备、冷储备、载荷共担等典型动态结构,构建了随机Petri网模型以表征其动态(时序)失效行为。在所构建的随机Petri网模型的基础上,提出了基于蒙特卡罗仿真的可靠性分析方法,以用于生成系统寿命样本、进行可靠性参数的计算。最后,以某飞机交流电源系统为例给出了应用实例,结果表明:所提方法与传统解析法的误差在2×10~(-7)以内,能够满足工程应用的需要。     

一种软件体系结构动态变动影响分析方法

提出一种基于构件交互序列的软件体系结构动态变动影响分析方法,对于给定的软件体系结构变动,该方法确定导致该变动的软件体系结构元素集合、受该变动影响的软件体系结构元素集合以及回归测试用例集合。提出基于组装的软件体系结构,定义构件交互序列,给出通过软件体系结构的静态结构模型和对象顺序图生成构件交互序列的算法。列举软件体系结构元素的变动并对其进行分类。针对每一类变动,给出一系列影响传递规则来确定变动在构件内及构件间的传递。     

电液伺服作动器可靠性评估的贝叶斯网络方法

对机载电液伺服作动器可靠性评估方法进行了研究,提出了一种基于贝叶斯网络的可靠性建模方法。分析了机载电液伺服作动器各部件失效特性,直接利用系统功能逻辑关系建立贝叶斯网络可靠性评估模型。通过对简单串联系统与某型飞机副翼伺服控制器进行可靠性评估,证明提出方法的有效性。该方法与已有贝叶斯网络可靠性评估模型方法相比建模简便,计算复杂度低,是一种有效的可靠性评估模型方法。     

数控车床故障传播机理分析

为探讨数控车床故障传播机理,即识别系统关键节点与关键故障传播路径,基于数控车床故障数据,应用有向图理论、集成决策实验室分析(DEMATEL)和解释结构模型(ISM)方法构建数控车床分层故障传播有向图模型;基于故障传播概率、边介数两指标定义故障传播强度表征故障传播行为;提出结合系统分层故障传播有向图模型和故障传播强度的数控车床故障传播机理分析方法.分析结果表明:系统分层故障传播有向图模型实现了系统层级分解,简化了故障传播分析过程,为关键路径识别奠定了基础;将故障传播强度作为关键路径识别的依据,避免了传统分析方法基于单一指标描述数控车床故障传播行为而产生的偏差,实现了准确定位故障源,准确识别系统关键路径.所提方法有助于系统故障诊断与维护.     

采用块体-界面体系的砌体结构简化细观模型

基于ABAQUS装配式建模构架,提出了一种砌体结构的简化细观模型。该建模方法将块体砂浆界面及砂浆层统一采用块体间的界面来代替。界面属性包括法向和切向的力学参数,用来模拟砌体的剪压及受拉行为。界面的法向受拉采用粘性力学参数赋值,并通过与轴心受拉本构模型的等效,推导得出控制界面损伤演化速率的无量纲指数α的计算方程。剪压复合受力模型基于剪摩理论建立,通过粘性属性和库伦摩擦赋值。当剪压复合受力构件处于高轴压比时,通过块体的非线性属性实现了主压应力为主控的损伤阀值。按照该方法进行剪压相关性和砖墙剪切失效的试验仿真模拟,模拟得出的失效形态及力-位移曲线与试验结果基本相符。     

基于机器学习的高强钢焊接等截面箱型柱整体稳定性预测方法

目前,针对高强钢构件整体稳定性的研究多采用有限元建模或实验室试验方法,而基于机器学习的预测方法能够显著提升预测的准确性和便捷性。为了准确预测高强钢焊接等截面箱型柱的整体稳定性,提出使用纤维模型构建数据库并利用机器学习建立预测模型的方法。首先确定模型的输入输出参数,并通过纤维模型方法建立数据库;接着,选用常见的3种不同类型的机器学习模型和现有规范中的经验模型进行预测,并依据评价指标进行性能对比;最后,根据可解释算法分析机器学习模型的合理性。结果表明：大部分机器学习模型预测结果与试验结果吻合度略高于现有规范中的经验模型,其中,高斯过程回归模型对高强钢构件整体稳定性的预测表现最优;机器学习预测模型中各类参数对构件整体稳定性的影响趋势符合预期,验证了机器学习模型的合理性和可靠性;构件的正则化长细比对预测结果影响最大,而构件初始缺陷的影响相对最小。     

混合余度传感器系统的可靠性建模与分析

针对混合余度传感器系统,分别对故障过程和诊断过程进行建模,集成建立系统的半马尔可夫过程可靠性模型。通过代数模型与补充变量法的结合,提出了一种定量分析方法,采用代数模型法将系统模型简化为故障模式的逻辑和,应用补充变量法求解约简后的半马尔可夫过程,推导了基于分布函数的时序故障概率计算公式,用于各故障模式的定量概率求解。通过算例分析,并与典型方法进行比较,体现了模型的通用性以及定量分析方法的准确与简便。     

构件化嵌入式软件可靠性预测模型

由于传统的基于黑盒的可靠性建模方法不适合构件化软件开发,所以如何利用软构件的可靠性,预测分析嵌入式系统的可靠性成为一个亟待解决的问题.考虑到构件开发者与使用者相分离的特征以及构件化软件的组装方式,综合应用构件可靠度属性、用户使用剖面以及系统架构,建立了一个构件化软件可靠度分析预测模型.此模型的核心思想包括:软件的架构建模为离散马尔科夫状态机模型,将并行、冗余、调用等复杂结构通过视图映射转换为状态机模型;构件的开发者给出构件每个接口的可靠性,构件应用者按构件级、接口级两个层次给出构件的使用剖面,据此可计算出构件在不同应用场景的可靠度.     

现有堤防的可靠性及其设防水平的费用效益分析模型

根据工程结构可靠性分析的基本原理,提出了现有堤防工程结构主要的失效模式,研究了现有堤防结构的条件失效概率及其系统的可靠度计算模型.对现有堤防工程的失效条件概率进行了定性分析,并提出了其系统可靠度的点值计算方法;提出了一个基于可靠度提高的现有堤防工程设防水平的费用效益模型,分析了模型中的费用效益参数与其可靠度之间的关系,并建议了基于可靠性有关参数的计算方法.在上述研究的基础上,给出了一个堤防加高的决策分析例题.研究的结论可供在选择堤防工程加高的设防洪水标准时使用.     

多元参数退化的系统相关竞争失效可靠性评估方法

为了解决系统相关性竞争下的可靠性问题,提出一种突发失效与多元参数退化失效相关性竞争失效的可靠性评估方法。以Wiener随机过程与Inverse Guassian随机过程描述系统多元参数退化失效过程,利用Copula函数对系统多元退化失效过程进行建模,通过二阶段极大似然法估计退化失效相关参数;构建突发失效关于退化量的条件概率,利用Bayes-Bootstrap法对极大似然估计所得的突发失效参数进行修偏,进一步建立系统的相关性竞争失效模型。以航空发动机的退化数据为例进行综合分析,研究其突发失效和多退化失效之间竞争下的可靠性问题。获得的分析结果能够反映出航空发动机的性能可靠性,验证了模型的有效性,具有较好的工程应用价值。     

自然火灾条件下约束钢梁可靠性分析

为研究钢构件的火灾性能及火灾条件对结构可靠性的影响,采用非线性有限元法,基于蒙特卡洛原理建立了约束钢梁的可靠性模型;采用参数化方法研究自然火灾模型的随机变量以及防火保护层厚度对钢构件可靠性及灵敏度的影响.结果表明:火灾随机变量对钢梁可靠性的灵敏度不同,火灾最高温度Tm影响最大,形状参数sc影响最小;可靠性随最高温度Tm和形状参数sc的增大而降低,随达到最高温度所需时间tm的增大而增高;随火灾随机变量标准差的增大而降低.在一定范围内,适当增加防火保护层厚度可明显降低构件的失效概率.因此降低火灾最高温度、延长达到最高温度所用时间,减小形状参数,可以增加结构的耐火时间,提高结构的可靠度.应根据工程要求,确定最佳防火保护层厚度.所采用的模型为定量分析钢构件在随机火灾下的可靠性以及评估构件在火灾中的失效风险提供了研究基础.     

高效识别结构主要失效模式的方法

寻找主要失效模式是结构系统可靠性分析十分重要而又非常困难的工作．该文对提高大型结构系统可靠性分析时寻找主要失效模式方法的效率问题进行了研究．在分枝限界法的基础上,根据失效路径的失效概率对系统失效概率贡献的大小来判断失效路径是否是主要失效模式的方法．使主要失效模式的判别效率与准确程度大幅度提高,通过例题证明了该方法的有效性．该研究为实现大型实际结构的可靠性分析奠定了一个良好的基础。     

SRGM建模类别与性能分析

针对软件可靠性增长模型SRGM(software reliability growth model)在可靠性评估与保障中的重要作用,为全面掌握SRGM的建模与工作机理,对SRGM的典型建模过程以及不同模型间的性能差异进行深入研究.首先剖析了SRGM建模的基础假设和含义,梳理了SRGM的发展演化历程;然后分析了两类基本SRGM建模流程与关联,针对考虑更多真实测试情况的建模趋势,对不完美排错相关与考虑测试工作量TE(Testing-Effort)相关的SRGM建模过程进行了剖析;最后选取8个典型的模型在4个失效数据集上进行实验,依据度量与拟合结果进行了模型差异化的深入分析.研究分析表明,客观上不同失效数据集间的差异以及主观上研究人员对测试过程认知的差异是造成SRGM性能差异的主要根源.进一步建立更为准确与全面的SRGM,在有限的数据集上选取出优秀的SRGM已成为当前研究中亟待解决的难题.     

变电站钢构件及组合板的防火性能

针对现有规范中缺少电力火灾下钢结构的防火设计方法，基于有限元法对变电站工程中的典型钢构件进行抗火性能研究，发现和标准火灾相比，电力火灾作用下钢构件和组合板的温度更高，耐火极限更低；将有限元模型预测耐火极限与规程预测结果进行对比，发现现有规程推荐的预测方法可准确模拟变电站钢构件的耐火极限，但是钢-混凝土组合板耐火极限的预测方法偏于保守。为提高经济性，本文修正了组合板耐火极限的预测方法。     

基于替代路径的道路系统连通可靠性分析

本文通过分析失效路径中部分路段可重复利用性,提出了一种更合理的基于替代路径的路网连通可靠性评价方法,定义了替代思想与原则,建立了路段、OD对、路网的可靠性评价模型,在最短路寻找中,采取D ijkistra算法,最后通过算例与前人典型研究成果进行了对比分析计算,结果表明该方法更合理、符合实际的路径选择行为.为城市路网规划、管理、防灾救灾提供更可靠的依据.     

UML与ACME/ADL在运输业务管理系统体系结构建模中的应用

探讨了UML与ACME／ADL在运输业务管理系统体系结构建模中的应用问题。首先提出了软件体系结构的建模要素；然后用UML描述了系统体系结构的视图模型：进而用ACME／ADL描述了系统主要构件的交互模型；最后对这两种建模语言在体系结构建模方面的应用特性进行了比较和分析，得出了自己的结论。     

基于同步改性浸渍的碳纤维增强树脂复合材料三维打印工艺研究

克服现有三维打印工艺的缺陷,对连续碳纤维增强树脂基(CFRP)构件的三维打印过程进行建模仿真.通过分析胶液表面张力,研究了碳纤维与树脂的耦合机理,提出一种纤维表面改性方法,设计了基于同步改性浸渍的连续CFRP构件的三维打印工艺,经实验验证了该打印工艺的可靠性和优越性.     

软件测试资源与成本管控和最优发布策略

为全面系统地了解软件测试过程中与可靠性相关的重要过程的研究现状和最新发展,对测试资源和成本的管理,以及最优发布技术问题进行了深入研究。首先将研究问题划分为4类,剖析了测试资源分配与控制,成本模型和最优发布基本内容,给出了其公式化的形式化描述和内在关系;然后从软件体系结构建模、测试过程建模、非线性最优化与仿真求解3个方面进行了技术分类评述。进一步将研究内容从5个方面进行归一化分类,并对选取的典型模型进行了归类比较总结。最后,指出了进一步研究发展的主要问题。研究分析表明,测试资源分配与成本管控和最优发布策略中,考虑到软件体系结构特征和不完美排错模型,向多目标融合方向发展,并与可靠性评估相关是后续研究的研究。     

随机网络计划仿真方法研究

分析了传统CPM和PERT方法的缺陷,利用逻辑矩阵"穷举"识别工作路径,导出项目计划可靠性公式,提出了在两点法基础上确定时间参数、基于MATLAB+SIMULINK建立随机网络模型的解决方案。仿真分析表明,基于两点法的随机网络计划模型,建模简便易行,对于复杂系统和大型项目计划具有实际意义。