复杂金融网络级联失效模型仿真及可靠性分析

复杂网络中级联失效现象会导致网络大面积崩溃进而导致一系列灾难性后果,通过对其建模、仿真和定量分析可以有效预防和解决级联失效问题。本文在复杂网络理论基础上,基于复杂网络的动力学特征和级联失效机理,运用图论语言建立了金融网络模型;首次将级联失效经典模型运用到复杂金融网络研究中,提出了金融网络级联失效模型。然后通过仿真定量分析了不同条件下金融网络级联失效模型的可靠性,验证了模型的有效性,有助于复杂金融网络失效的预防及进一步研究。研究发现:第一、在金融网络级联失效模型仿真过程中,增加迭代次数,会导致网络效率下降,节点失效率上升。当网络受到蓄意攻击时,网络效率迅速下降,节点失效率快速上升;网络受到极大冲击,且这种冲击远大于随机攻击情况下。第二、同一种攻击方式下,提升风险容忍系数α,有助于提高网络效率、降低失效率,提升网络可靠性,甚至可以避免网络级联失效的发生,但这会付出相应的成本。

基于稳态集-射极饱和电压的IGBT功率模块疲劳失效模型的研究

随着绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)功率模块在民用和军用领域应用的不断深入,IGBT功率模块在长时间电-热应力下的疲劳老化问题越来越突出。本文基于半导体物理和器件可靠性理论,研究IGBT功率模块封装失效的产生原因,分析焊料层和键丝失效的作用机理和表现特征。在研究IGBT通态电压模型的基础上,提出了一种基于稳态集-射极饱和电压的IGBT功率模块疲劳老化模型,实现对焊料层疲劳和键丝疲劳等封装老化问题的综合表征。搭建IGBT功率模块的电-热老化实验测试平台,进行了功率循环老化实验验证,结果表明本文模型可以较为准确地评估IGBT功率模块封装的疲劳老化程度。

基于GISSMO失效准则的1500 MPa热成形钢断裂失效模型分析

以CR1000/1500HS为研究对象,基于GISSMO断裂失效准则,设计表征不同失效形式的5种测试试样;基于万能拉伸试验机和DIC测试系统,获取不同试样拉伸过程的力-位移曲线和断裂时刻的极限塑性应变;基于LS-DYNA搭建各失效试样的仿真分析模型,提取各试样断裂区域的应力三轴度;拟合获得断裂失效曲线和塑性失稳曲线,迭代获取其他模型参数;采用车门防撞梁动态三点弯曲冲击试验和仿真模型对承载特性进行分析;对比GISSMO失效模型、传统应变失效模型与试验测试的力-位移曲线差异,以验证失效模型的准确性。结果表明:Swift和Hockett-Sherby混合硬化模型可准确描述材料的塑性变形行为,关键参数误差小于5%;GISSMO失效模型获得的车门防撞梁承载特性关键参数和承载力-位移曲线与试验测试结果保持一致,误差低于5%;而采用传统应变失效准则获得的结果误差较大,最大位移的误差达到30%;表明基于GISSMO失效准则的材料模型可以准确表征CR1000/1500HS的塑性变形行为及断裂失效行为。

2A12铝合金本构关系和失效模型

通过万能材料试验机、扭转试验机、霍普金森拉杆和Taylor撞击实验研究高强铝合金2A12在常温至250℃的准静态、动态本构关系和失效模型。基于实验结果,修改了Johnson-Cook强度模型中的应变强化项以及Johnson-Cook失效模型中的温度软化项,并结合数值仿真得到了模型参数。实验结果表明,2A12铝合金的应变强化效应和温度软化效应显著,而应变率硬化效应不显著;失效应变随温度的增加、应力三轴度的减小和应变率的增加而增加。

SiC JFET的短路失效模型及其失效机理研究

以SiC JFET作为短路失效研究的器件,基于Matlab/Simulink仿真软件,建立SiC JFET的短路失效模型,同时添加迁移率模型和沟道泄露电流,其中,迁移率模型考虑了场强和温度变化,泄露电流考虑了Ith、Idiff、Iav三种电流分量,使短路失效模型更优于以往JFET失效模型。使用TCAD半导体器件仿真软件拟合了在短路失效时SiC JFET内部沟道电流的比重分布和走向路径等情况。结果表明:SiC JFET短路失效的主要原因是温度的迸发式增长,产生大量热集中于漏源极沟道处,从而产生泄露电流。最后,在此基础上,探究了SiC JFET的重复应力短路退化现象,以此进一步研究JFET器件的短路失效机理。

各向异性编织CMC弯曲断裂失效模型

通过对缺口弯曲断裂试验的研究发现 ,编织CMC存在两种断裂失效模式 :界面主导的和纤维束主导的失效模式 .针对这两种模式建立了界面失效模型和纤维束断裂失效模型 .界面失效模型用半经验方法处理弱界面和大编织角度的断裂强度问题 ;纤维束断裂失效模型采用解析方法处理较强界面和小角度的断裂强度问题 ,为含有缺口试件的弯曲强度预报打下了初步的理论基础 .

7A04铝合金的本构关系和失效模型

使用万能材料试验机、扭转试验机和Taylor撞击实验研究了高强铝合金7A04在常温至250℃的准静态、动态本构关系和失效模型。基于实验结果,修改了Johnson-Cook强度模型中的应变强化项以及Johnson-Cook失效模型中的温度软化项,并结合数值模拟标定了模型参数。实验结果表明,7A04铝合金的应变和应变率强化效应不显著,失效应变随温度的增加、应力三轴度的减小和应变率的减小而增加。

一种数据网格容灾存储模型及其数据失效模型

可靠性较高的数据网格多采用双副本容灾可以保证节点在灾难发生时进行有效恢复,但由于节点数据存储量较大,当节点发生灾难时,从一个节点进行数据恢复速度较慢,导致在数据恢复期备份节点发生失效的概率较大.针对这些问题,本文给出一个容灾存储模型,基于该模型推导出一个数据失效模型,理论证明该失效模型的数据失效概率明显小于双副本容灾方式的数据失效概率,同时在灾难发生时又能达到较快的恢复速度.设计了仿真实验,将模型的数据失效概率与双副本失效概率进行了比较,实验结果与理论推导一致,证明了存储模型和数据失效模型的正确性和有效性.最后给出进一步研究思路.

指挥控制网络级联失效模型研究

基于指挥控制网络的拓扑特征和级联失效特点,提出了一种带可调节参数的指挥控制网络级联失效模型。该模型提出了一种考虑节点组织地位的初始负载定义方法,以网络级联失效平均规模和级联失效临界值作为网络的抗毁性度量;通过仿真实验分析了网络负载的层次性、节点过载承受能力、跨级指挥和平行指挥等模型参数对指挥控制网络级联失效行为的影响,为现实指挥控制网络的级联失效行为的研究提供了新的思路。

基于改进FP-Growth算法的CRHX型动车组牵引系统关联失效模型研究

基于CRHX型动车组牵引系统运营过程中的故障数据,分析故障数据的特征,研究设备之间的关联失效关系。依托课题组前期对故障信息特征词提取的研究,本文结合故障信息特征词的特点优化经典的关联规则挖掘算法,提出改进的FP-Growth算法,并进行算法性能测试,结果表明该算法准确高效;基于改进的FPGrowth算法分析设备的故障信息特征词,挖掘设备关联失效规则,建立设备的关联失效模型。最后,以CRHX型动车组牵引系统为例进行研究,验证了改进FP-Growth算法的有效性和实用性。

综合模块化航电系统失效模型分析

通过分析对比联合式航电系统和综合模块化航电系统(IMA)的体系结构特征,针对系统的资源紧耦合特性建立了IMA系统功能层次化失效模型。按照失效模型分析的资源解耦需求,对IMA系统的功能和服务进行了划分,分析总结了IMA平台的5类功能模型以及11种系统服务模型。按照失效机理对失效模型进行了分类。采用提出的失效模型分析方法对通信功能进行了失效分析并给出了失效应对策略,表明了本方法针对IMA系统失效分析的有效性。

航天器机构固体润滑球轴承磨损失效模型

根据赫兹接触理论和运动学基本原理,推导了固体润滑球轴承的接触应力和滑动速度公式。基于"航天器机构固体润滑球轴承的失效主要取决于固体润滑膜磨损"的分析结论,建立了固体润滑球轴承的磨损失效模型,并用已有的试验数据进行了初步验证。

杆式EFP用钽钨合金JC失效模型参数

针对目前数值仿真不能有效预测钽钨合金药型罩聚能装药杆式爆炸成型弹丸(Explosive formed projectile,EFP)的爆炸成型和断裂问题,开展了钽钨合金材料在不同应力、应变率以及温度条件下的力学性能实验,通过实验数据拟合得到了材料的Johnson-Cook失效模型参数。基于LS-DYNA嵌入该套模型参数开展了典型球缺钽钨药型罩EFP的成型仿真,通过同结构聚能装药静爆脉冲X射线摄影实验对仿真形成的EFP形状和速度计算结果进行对比验证。结果表明:将实测Johnson-Cook失效模型参数应用于杆式EFP成型的数值仿真时,各项成型参数的计算结果(形状、速度等)与实验结果的相对误差均小于9%,实现了对杆式EFP成型及断裂的准确预测。

基于随机行走介数的级联失效模型

将随机行走介数引入级联失效模型,提出了基于随机行走介数的级联失效模型,该模型较基于介数的级联失效模型更加符合实际情况。为了研究该模型的特性,针对无标度网络和随机网络,运用仿真方法,将其与基于介数的级联失效模型进行了比较。通过对两组共4个无标度网络模型和两个随机网络模型的仿真,发现基于随机行走介数的级联失效模型的节点介数相对较小,不同节点间介数大小的差距也较小,并分析了得到上述仿真结果的原因。

船舶消防系统失效模型的建立与分析

消防系统是保障船舶生命力的重要复杂系统。针对消防系统存在着失效不确定和失效路径模糊的问题,结合船舶的特点应用故障树建立了船舶消防系统失效模型。为了有效地避免故障树的计算量组合爆炸问题,采用二元决策图对该模型进行定性和定量分析。分析结果明确了系统失效路径,简便地得到了各失效因素的关键重要度,计算结果精确,并提出了相应措施来降低船舶消防系统失效的发生。

基于比例失效模型的风机齿轮箱轴承检修

提出一种基于故障数据和状态监测数据的风力发电机齿轮箱轴承的新型检修策略。分析了比例失效模型中各参数的意义。利用最小维修成本法确定最优维修决策阈值,绘制最优维修阈值曲线,进而制定出最优维修策略。通过某型风力发电机齿轮箱轴承的实例分析,证明了此方法在风力发电机齿轮箱轴承维修决策中的使用价值。

周向表面裂纹压力管道塑性垮塌失效的理论与实验研究(二)——韧带局部塑性垮塌失效模型

建立了周向表面裂纹管的韧带局部塑性垮塌失效准则及相应的失效模型 ,导出了拉弯组合加载条件下周向表面裂纹管韧带局部塑性垮塌失效载荷的理论解。与净截面塑性垮塌 (NSC)模型预测结果及有限元计算结果进行了比较 ,结果表明 :对于裂纹尺寸为a/t≥ 0 5及θ/π≤ 0 5的短深周向表面裂纹管 ,韧带局部塑性垮塌失效模型是合理可用的。最后 。

基于退化失效模型的旋转机械寿命预测方法

退化失效模型与传统可靠性预测的根本区别在于,不论在统计推断还是寿命分布拟合过程中,可以充分利用退化数据提供的更多过程和寿命信息,能较准确地进行具有耗损特性的机械产品的寿命预测。针对旋转机械运行过程中强度破损失效模式,本文利用正态随机过程模型描述其退化失效过程,进行了旋转机械的寿命预测方法研究。通过分析加速寿命方程与退化失效模型的关系,考虑到加速寿命试验方法以"应力换时间"的有效性,进行了旋转机械加速寿命试验。通过对试验结果进行最佳线性无偏估计,得到强度退化失效模型的退化轨迹;在解决了退化失效方程奇异性的基础上,进行了旋转机械的寿命预测,得到点估计与区间估计的可靠寿命预测结果。

双应力恒加寿命试验下相依竞争失效模型的统计分析

针对传统加速寿命试验仅考虑单一应力且假定产品各失效机理之间独立的问题,首先结合自适应逐步Ⅱ型混合截尾(adaptive type-Ⅱ progressively hybrid censored scheme,AT-Ⅱ PHCS)寿命试验,建立AT-Ⅱ PHCS双应力恒加寿命试验。其次,利用Marshall-Olkin二维Gompertz (Marshall-Olkin bivariate Gompertz,MOBG)分布构建产品失效机理间相依关系。然后,基于AT-Ⅱ PHCS双应力加速寿命试验下相依竞争失效数据,利用极大似然理论,计算了参数的极大似然估计(maximum likelihood estimation,MLE),采用渐近似然理论和Bootstrap抽样方法构建参数的置信区间(confidence interval,CI)。最后,结合一个实例对构建的相依竞争失效模型进行了算例验证,结果表明其具有很好的统计推断性能。

冲击载荷作用下TC11钛合金失效模型中关键参数测试方法研究

应力三轴度的测试和确定对于材料动态失效模型的研究具有重要意义。该文以TC11钛合金为研究对象,通过光滑圆棒试样静动态单轴拉伸实验和带缺口试样动态拉伸实验,分别获取TC11钛合金材料动态本构模型参数和失效模型中应力三轴度随时间的演化规律。实验结果显示,随着加载时间增加,TC11钛合金缺口处材料应力三轴度从初始的1.02呈非线性下降到0.90。进一步通过有限元模拟对实验测试结果进行验证。该文发展的应力三轴度测试方法为材料动态失效模型的研究提供重要支撑。