考虑共因失效的系统可靠性模型

不考虑共因失效的影响,求出系统的可靠度表达式,然后将该表达式转化成包含共因信息的可靠度表达式。在模型推导的过程中,直接从系统的失效过程入手,假定构成系统的各元件在独立失效情况下其寿命具有相同的概率分布,构成系统的元件存在多种失效过程,各失效过程相互独立,并服从泊松分布,从系统中某一指定元件的可靠度推广到某指定m个元件均完好的概率。算例解释了该理论模型的使用过程,并将典型系统--串联、并联以及串并联系统的计算结果与不考虑共因失效时系统的可靠度相比较。结果表明,模型的计算结果与传统的定性分析结果相吻合,证明了该理论模型的正确性。     

基于贝叶斯网络的多状态共因失效系统可靠性分析

为提高多状态共因失效系统可靠性分析的准确性,降低计算的复杂性,将贝叶斯网络和β-因子模型引入到系统的可靠性分析中,提出一种基于贝叶斯网络的多状态共因失效系统可靠性分析方法。利用贝叶斯网络不确定性推理和图形化表达的特点,建立考虑共因失效的多状态系统可靠性分析模型,通过β-因子模型对共因失效进行定量分析,充分考虑共因失效与系统部件间的逻辑关系,引入共因失效率构建考虑共因失效的可靠性评估模型。以柴油机冷却系统的共因失效分析为例进行验证,结果表明提出的方法可以对系统的共因失效问题进行清楚地表达,不需要计算最小割集,适用于复杂机械系统共因失效的研究。     

基于幂指数分布的系统共因失效新模型

假定构成系统的元件存在多种失效过程，各失效过程相互独立，并服从非齐次泊松分布。则同一失效过程的连续两次失效事件之间的时间间隔服从幂指数分布，利用条件概率，从系统中某一指定元件完好的概率推广到某指定m个元件完好的概率，将独立失效时系统可靠度表达式转化成包含共因信息的可靠度表达式。算例验证了该理论模型的正确性。     

空间索杆铰接式伸展臂动态故障树建模及其可靠性评估

由于空间索杆铰接式展臂伸机构复杂,部分失效过程出现动态特性,如冗余备份以及功能相关性等,故采用基于离散时间贝叶斯网络的动态故障树分析方法对伸展臂系统进行可靠性评估。首先分析逻辑门向离散时间贝叶斯网络的转化方法,建立逻辑门的贝叶斯网络模型以及相关事件的条件概率分布。根据上述转换原理,将空间索杆铰接式伸展臂的动态故障树转化为对应的离散时间贝叶斯网络模型,最后利用贝叶斯网络推理计算伸展臂系统的失效概率以及各失效模式的后验概率,实现对其可靠性的评估。     

多种失效模式下的机械零件动态可靠性模型

考虑共因失效和随机载荷作用次数对可靠性的影响,建立了零件在多种失效模式下的动态可靠性模型。指出共因失效同样存在于零部件的失效中,运用应力-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了多种失效模式下载荷多次作用时的零件可靠性模型以及零件动态可靠性模型。以齿轮的可靠度计算为例,研究了零件可靠度和失效率随时间的变化规律。研究表明,当零件强度不退化或退化不明显时,零件的可靠度随时间逐渐降低,失效率曲线具有浴盆曲线前两个阶段的特征。     

共因失效系统动态可靠性模型

考虑共因失效相关性,在系统层运用应力-强度干涉模型建立了共因失效系统可靠性模型。在研究系统可靠性模型的基础上,建立了系统强度的累积分布函数和概率密度函数。采用泊松随机过程来描述载荷的作用过程,运用概率微分方程和全概率公式建立了强度随时间退化时的串联系统、并联系统以及k/n系统动态可靠性模型。以强度退化服从指数退化规律为例,研究了串联系统、并联系统以及k/n系统的可靠度和失效率随时间的变化规律。研究表明:系统的可靠度随时间逐渐降低,k/n系统的可靠度介于串联系统和并联系统之间;系统的失效率具有“浴盆”曲线的特征。     

系统共因失效分析及其概率预测的离散化建模方法

通过系统层的载荷-强度干涉分析,展示了零件可靠度(或失效概率)的属性、精细结构及其与载荷／强度分布特性之间的关系,分析了传统的零件可靠性干涉分析过程中发生的系统可靠性信息损失问题以及无法通过传统的零件可靠度参数构建一般系统(具有失效相关性的非独立失效系统)可靠性模型的原因。从数学原理方面探讨了载荷-强度作用机制和冗余系统存在“共因失效”这种失效相关性的原因和建立冗余系统共因失效概率模型的方法。最后,建立了能根据系统的有限失效数据预测系统任意阶失效概率的离散化的系统失效概率模型。     

考虑共因失效的多态系统可靠性优化

建立了考虑共因失效的多态系统可靠性优化模型,并对优化模型进行了求解。针对市场上可供选择单元的性能、可靠度和费用参数,建立了以系统费用最少为目标,以系统可靠度为约束条件的优化模型。利用通用生成函数法分析了考虑共因失效的多态系统可靠度计算问题,利用遗传算法分析了优化模型的求解问题,并且对比了不考虑共因失效时和考虑共因失效时所得到的优化结果。结果表明,在分析发生共因失效的多态系统可靠性冗余配置优化问题时,应更加注重所选择单元的可靠度而不仅仅是单元的冗余数量。     

某雷达天线阵面T/R 组件的共因失效模型

在计算一些大型复杂系统可靠度时,传统的可靠性模型往往默认系统中的各部件、组件是相互独立的,忽略了系统的相关性,导致对可靠性进行定性分析和定量计算时,产生了较大的误差。文中基于雷达天线阵面T/R组件的可靠性模型,充分考虑了系统中组件的相关性,引入了共因失效的概念;并以并联系统为基础,分析计算了并联系统在独立失效和共因失效两种状态下的系统可靠度。借助Mat-lab软件,建立了某雷达天线阵面T/R组件共因失效模型,并分别在独立失效与共因失效条件下,对天线阵面T/R组件的可靠性模型做出仿真,仿真结果表明,相对于传统模型,本文建立的共因失效模型与实际情况更吻合。     

系统共因失效概率分析的非经验模型

根据载荷强度干涉理论,探讨了系统共因失效发生及作用机理,揭示了元件强度统计独立时由系统共因载荷引发元件失效相关的基本规律。采用相关系数建立了共因载荷随机变量方差、元件强度随机变量方差以及失效相关程度之间的近似关系,并导出系统共因失效概率定量分析的非经验模型。针对系统低阶共因失效数据已知而系统载荷分布及元件强度分布未知的现实条件,提出了计算系统共因失效概率的实用方法。该模型与方法直接体现了共因失效内在机理,克服了传统模型过多依赖历史数据或主观经验而忽略共因失效发生及作用规律的局限,为冗余系统风险数据分析、概率预测,特别是可靠性设计提供了新途径。     

系统共因失效概率分析的非经验模型

根据载荷-强度干涉理论,探讨了系统共因失效发生及作用机理,揭示了元件强度统计独立时由系统共因载荷引发元件失效相关的基本规律。采用相关系数建立了共因载荷随机变量方差、元件强度随机变量方差以及失效相关程度之间的近似关系,并导出系统共因失效概率定量分析的非经验模型。针对系统低阶共因失效数据已知而系统载荷分布及元件强度分布未知的现实条件,提出了计算系统共因失效概率的实用方法。该模型与方法直接体现了共因失效内在机理,克服了传统模型过多依赖历史数据或主观经验而忽略共因失效发生及作用规律的局限,为冗余系统风险数据分析、概率预测,特别是可靠性设计提供了新途径。      

考虑共因失效的新型连续时间动态 贝叶斯网络可靠性分析方法

现代系统失效行为复杂,动态性与相关性并存。首先为直观准确地刻画分析系统中的动态失效行为,提出新型连续时间动态贝叶斯网络分析方法,利用节点时序条件概率表刻画事件关系,进而提出基于节点时序条件概率表规则执行度与冲激函数抽样性质的子节点故障概率、根节点后验概率及重要度的计算方法;进一步,针对共因失效引起的系统相关性失效行为,提出考虑共因失效的新型连续时间动态贝叶斯网络分析方法,解决系统失效逻辑动态性和相关性的重叠问题。通过与贝叶斯网络、离散时间动态贝叶斯网络分析方法、Markov链、Monte Carlo法对比,验证所提方法的可行性与优越性。最后,对动态失效相关系统进行可靠性分析,结果表明,本文方法能够直观有效地刻画动态性与相关性失效行为,得到准确的系统可靠性指标,考虑共因失效相比于忽略共因失效,在任务时间为5×10~6 h时能够提高系统29%的可靠性分析精度,更加符合实际。     

冗余结构系统共因失效相关性分析及概率预测

通过分析冗余结构系统环境载荷和元件强度分散度对系统各失效模式之间相关程度的不同影响,阐明了元件强度变量相互独立时冗余系统共因失效的发生机理,揭示了共因失效这种系统失效相关性的最基本原因。通过系统1、2重失效概率近似表达了系统各重失效概率的下限,并在此基础上建立考虑共因失效的冗余结构系统概率预测模型,利用JC方法的分析结果近似预测单位时段冗余系统的失效概率。     

考虑失效相关的k/n系统动态可靠性模型

运用载荷-强度干涉模型、顺序统计量理论和概率微分方程建立随机载荷作用下的失效相关k/n系统动态可靠性模型,研究系统可靠度和失效率随时间的变化规律.在不作失效独立假设的前提下,运用系统级载荷-强度干涉模型建立失效相关k/n系统可靠性模型,以及k/n系统强度的累积分布函数和概率密度函数.从随机载荷作用的统计学意义出发,运用顺序统计量建立载荷多次作用下的k/n系统可靠性模型.运用泊松随机过程描述载荷的作用过程,分别建立强度不退化和强度退化时的k/n系统动态可靠性模型,并研究k/n系统可靠度和失效率随时间的变化规律.研究表明,k/n系统的可靠度随时间逐渐降低;k的取值越大,k/n系统的可靠性越低,失效率越高.强度不退化时,k/n系统的失效率随时间逐渐减小且早期失效率较高;强度退化时,k/n系统的失效率具有"浴盆"曲线的特征.     

载荷相关结构系统的可靠性分析

以失效相关性为主要研究对象,阐述共因载荷与元件强度的随机特性对元件失效相关程度、元件联合失效及联合可靠概率之间的影响,揭示元件强度统计独立时由系统共因载荷引发元件失效相关的基本规律.针对载荷全相关、强度独立同分布的并联、串联、表决系统,分析元件失效相关对系统可靠度计算的影响,同时提出载荷全相关结构系统可靠度求解的新方法.得出元件安全裕度随机变量协方差矩阵后,通过正交化方法简化系统可靠度计算,该方法有利于为载荷相关结构系统可靠性设计及优化提供更为全面的参考信息.     

考虑强度退化的零件及系统可靠性分析

指出传统载荷-强度干涉模型适用于载荷作用一次或者静态的零件可靠度计算.零件的强度是随机载荷大小和作用次数的函数,所以假设载荷和强度相互独立的干涉模型无法用于计算考虑强度退化时零件及系统的可靠度.通过随机载荷的统计特性建立强度与随机载荷的关系.当载荷历程为泊松过程时,分析零件的可靠性和失效率与时间的关系,并建立考虑共因失效时串联系统和并联系统的可靠性模型.研究表明,零件初始强度的分散性对零件的可靠度和失效率有很大影响,载荷的相关性使并联系统的可靠度降低,使串联系统的可靠度升高.     

模糊数据下基于连续时间贝叶斯网络的整流回馈系统可靠性建模与评估

动态故障树分析方法以故障树的直观表达形式来对系统建模,以马尔科夫方法来求解模型,同时具有故障树方法与马尔科夫方法的优点,这使其得到广泛的运用。贝叶斯网络模型在不确定性的表达、量化和推理方面具有较强的处理能力。整流回馈系统作为大型矿用挖掘机电气控制系统的重要组成部分,其工作可靠性对整个挖掘机系统的正常工作及各个动作的顺利执行具有重要的影响。考虑到该系统内部采用了大量冗余结构,采用基于连续时间贝叶斯网络的建模及分析方法对其动态特性进行动态故障树建模与评估。另一方面,考虑到这种大型复杂系统样本数量少、难以进行失效参数的精确估计等,采用模糊数来表征其基本失效率参数。通过对整流回馈系统的可靠性建模及分析验证了本方法的可行性。     

多状态系统共因失效机理与定量分析

共因失效是由共同诱因引发的相关失效形式,普遍存在于各类系统,当前研究仅限于二态系统。该文针对存在共因失效的串并联不可修系统,探讨共因失效的发生与作用机理,基于载荷离散化方法和概率发生函数建立多状态系统可靠性定量评估模型,新模型可反映在失效共因下元件部分失效及其累积效应对系统各级性能的影响。研究表明,元件因失效共因而统计相关时,各元件状态趋同的概率增大,而取异值的概率减小,对系统可靠度分析产生影响。载荷离散化模型实现系统共因失效相关性的近似解耦,发生函数法能以统一的程序方式快捷处理概率组合问题。提出的模型为多状态系统共因失效及可靠性研究提供新途径。     

考虑共因失效的折叠翼展开机构可靠度分析

共因失效问题是系统可靠性研究的重要内容之一,而在目前的机构运动可靠性分析中往往忽略了共因失效效应。由于影响机构运动的外部因素(载荷)与机构运动参量(运动所需时间)是不同量纲的物理量,因此目前还没有类似于"应力-强度"干涉模型这样简单有效的机构可靠度模型。通过试验与仿真相结合的方式建立折叠翼展开机构虚拟样机,并用Monte-Carlo仿真方法验证了多组折叠翼展开机构组成的系统存在共因失效现象,提出一种新的考虑共因失效效应的机构系统可靠度模型。新模型根据概率统计平均的意义重新解释了两个随机变量干涉分析的基本概念,并将其拓展为给定风速下的折叠翼展开机构条件可靠度的随机风速加权平均模型,从而得到单个折叠翼可靠度计算模型。又因为在确定的风速下系统中各折叠翼展开时间为独立同分布随机变量,将系统中各折叠翼条件可靠度在全部可能的风速范围内进行统计平均即可得到机构系统可靠度模型。算例分析表明新模型可以在考虑共因失效的条件下精确计算展开机构系统可靠度,并且在应用时只需要得到几个确定性风速下展开时间的分布来预测系统可靠度,便于工程应用。     

多状态系统共因失效分析及可靠性模型

基于发生函数法建立了含共因失效的多状态系统可靠性分析模型,通过改进的发生函数法求取多状态不可修串并联系统的可靠度函数。具体分两个步骤:①先不考虑共因元件组的影响,用发生函数表示系统的性能分布。②在“系统层”对共因元件组元件各状态信息进行分析,再用分析结果对系统发生函数进行修正,最终得到系统可靠度函数。