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。     

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。     

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。     

共因失效分析中不确定性数据的处理方法

共因失效分析中数据的处理常面临着诸多的不确定性,为此影响向量法得到了广泛的应用,然而如果一个系统没有实时监控装置,数据均来源于周期性的测试,那么发现的失效元件是由几次冲击造成的?对此影响向量法束手无策,针对这一问题本文提出了扩展影响向量法.     

基于贝叶斯网络的系统可靠性共因失效模型

研究了应用贝叶斯网络建立共因失效系统可靠性模型的方法。应用所建模型,对典型系统进行了可靠性分析,并应用Monte-Carlo数字仿真方法进行了仿真计算。结果表明,模型的计算结果与传统的定性分析结果相吻合,且具有较高的计算精度,证明了该理论模型的正确性和有效性。     

相关系统失效概率的次序统计量模型及共因失效原因分析

作为可靠性或失效概率分析的基础，载荷-强度干涉分析可以在零件的层次上进行，可以在系统的层次上进行，也可以在次序统计量的意义上进行．文国以典型系统形式为背景，根据系统失效的统计学意义以及次序统计量的性质，应用次序统计量，建立具有普适性(不需要作独立失效假设)的串联、并联及表决系统的失效概率模型。从所建立的次序统计量模型及次序统计量的概率密度函数本身的形式可以推论，共因失效这种失效相关性完全可以通过载简分布与强度分布这两种基本参量反映出来。     

基于零件条件失效概率分布的共因失效模型

在分析了现有共因失效模型的适用范围与局限性的基础上，从零件失效物理模型——应力-强度干涉模型出发，把零件失效概率看作是基于应力的条件概率，即为随机变量；推导了基于零件条件失效概率分布的共因失效概率模型；通过Monte Carlo法仿真及最优化方法优化，得到了零件条件失效概率分布的类型；对模型中的参数进行估计，得到部分失效数据下的参数估计值。该模型能够弥补传统模型某些方面的不足，通过算例验证了该方法的可行性，同时也证明了该方法具有更高的求解精度。     

应力-强度干涉模型在系统失效概率分析中的应用及相关问题

研究一般串联、并联及K／N表决系统（不要求系统中各零件失效事件是相互独立的）的失效概率建模与失效概率预测。通过详细考察、深入分析应力-强度干涉理论、方法及其在零件失效概率和系统失效概率计算中的建模过程，介绍“系统级”的应力-强度干涉模型及其在系统失效概率分析中的应用，并给出应用实例及其与实验观测结果的比较。与传统的先计算零件失效概率，再在各零件失效相互独立的（不真实）假设条件下建立串联、并联、表决等系统失效概率模型的方法不同，文中提出应用“系统级”的应力-强度干涉分析直接建立系统失效概率模型的方法。为应用应力-强度干涉模型预测系统失效概率，首先详细分析传统的零件失效干涉分析过程中发生的系统可靠性信息损失问题。分析表明，零件失效概率的不确定性与载荷分散程度有关，在传统的应用应力-强度干涉模型计算零件失效概率过程中遗失的失效相关性信息对系统失效概率估算是十分重要的。在此基础上，指出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。最后，建立能根据系统低阶失效数据预测高阶失效概率的参数化模型。     

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。     

共因故障数据的极大似然分析方法

系统存在共因故障时,故障数据处理方法与传统的可靠性数据处理方法存在区别。在Marshall-Olkin的指数分布和相似模型条件下,根据极大似然方法,提出了共因故障数据的快速处理方法,所提出的方法,由于根据极大似然函数的导数变化,求解极大似然方程,可以高精度的确定系统中若干单元同时故障的故障率,为工程中共因故障数据分析,提供了实用方法。     

存在共因失效的复杂可修系统可靠性评估

鉴于传统方法在处理存在由部件选择性失效传播引起的共因失效的复杂可修系统可靠性与可用性评估问题时的缺陷,提出一种基于元胞自动机思想的蒙特卡洛模拟方法用以评估存在共因失效的复杂可修系统的可靠性。该方法首先将系统转化成二终端网络,然后基于问题的基本假设去模拟不同时刻下网络各边对应的状态值,利用元胞自动机并行搜索的优势判断每次模拟过程中不同时刻下网络的连通性,从而推导出计算系统可靠性、瞬时可用性、区间可用性、系统平均维修时间以及系统单位时间平均维修次数的具体算法。最后,通过算例对算法进行了说明。     

考虑共因故障的系统组成单元故障严重性测度模型

针对共因故障影响下的系统组成单元故障严重性测度问题,借助合作博弈思想,将系统组成单元看作是博弈的参与主体,将共因部件组定义为博弈过程中形成的联盟,构建了考虑共因故障的系统组成单元故障严重性Shapley值测度模型。首先,针对传统故障严重等级测度的不足,建立了故障严重等级非线性转换函数;其次根据共因故障特征提出了其联合严重性测度方法;然后根据共因部件组的形成概率以及系统组成单元对不同共因部件组联合严重度的边际贡献,求解出了共因故障影响下的系统组成单元故障修正严重度;最后结合某型号数控机床主轴系统的案例研究,探讨了不同非线性转换以及是否考虑共因故障对系统组成单元故障严重性测度的影响,表明了所提方法的可行性。     

高效液相色谱仪的常见故障及简易排除方法

到目前为止,高效液相色谱仪及其与质谱仪的联用设备已经成为检测和研究工作的重要工具。高效液相色谱法对分析极性、难挥发和不稳定化合物是必不可少的,所以被广泛用于许多领域。不过,挥之不去的故障阴影在常规操作过程中总是影响测试结果的准确性和引起运行中断的运转效率。作为交流和参考用材料,本文提供了使用高效液相色谱仪例行分析过程中日常所遇到的故障问题(表现在泵、峰形、基线等方面)、原因分析及解决方法。