多维平行六面体模型非概率可靠性灵敏度分析

可靠性灵敏度能够反映基本变量分布参数对可靠度的影响程度,为可靠性分析与优化设计提供指导。提出了一种基于多维平行六面体模型的非概率可靠性灵敏度分析方法。首先,给出基本变量域完全位于安全域时采用非概率可靠性指标,而基本变量域与安全域有交集时采用非概率失效度作为可靠性度量的原因。其次,推导结构线性系统的可靠性灵敏度解析式,并进一步探讨所提方法对结构非线性系统的适应性问题。最后,通过3个工程算例验证文中方法有效可行。

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。

基于自适应Kriging模型的双螺旋轴可靠性分析

双螺旋轴是高速水稻插秧机的关键部分,其回转槽面在强轴向力作用下容易破坏失效,因此对双螺旋轴进行可靠性分析十分重要.针对传统方法获得其可靠度耗资大、时间长的问题,采用自适应Kriging模型结合Monte Carlo模拟的可靠性分析方法(AK-MCS)对双螺旋轴进行可靠性分析,以减少计算成本、提高计算效率.根据双螺旋轴的工况条件,考虑材料密度、工作载荷、工作温度3个参数对其所受挤压应力的影响,进行可靠性分析.分析结果表明:在许用应力值为613.21 MPa的条件下,计算得出双螺旋轴的可靠度为0.9986.与单一的Monte Carlo模拟法进行对比,本文提出的评估方法在仿真效率上有明显优势,为双螺旋轴可靠性分析提供了一种思路.

基于PC-Kriging模型的极端环境下海上风机基础可靠性分析

为研究基础结构的材料属性和尺寸对单桩式海上风机基础可靠性的影响,提出基于PC-Kriging模型(Polynomial-Chaos-based Kriging,PC-Kriging)和蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation,MCS)方法,结合IEGO学习函数建立的单桩式海上风机基础可靠性分析模型,并通过算例验证了该方法的精确性。以50年重现期的海况为极端环境,考虑材料密度、弹性模量和桩腿壁厚的不确定性,进行单桩式海上风机基础在塔筒顶部位移和应力控制两个失效因素下的可靠性分析,并进行全局灵敏度分析。分析结果表明,单桩式海上风机基础失效概率为8.4×10-3,材料密度对可靠性影响可以忽略不计,而材料弹性模量和桩腿壁厚对可靠性影响较大。

基于ALK模型与子集模拟的主动学习可靠性分析方法

针对主动学习Kriging(Active Learning Kriging,ALK)模型在评估小失效概率时遇到的候选样本过多、计算耗时的问题,提出了一种结合ALK模型与子集模拟(Subset Simulation,SS)的双阶段代理模型方法——ALK⁃SS2。首先在第1阶段基于构建的极限状态函数代理模型,采用较少数量的SS最后一层样本作为候选样本完成极限状态面的粗略近似,然后在第2阶段选择更大样本量的SS最后一层样本来细化第1阶段的极限状态函数代理模型,以获得更高的精度。此外,考虑到传统ALK模型的收敛准则太过于保守,在ALK⁃SS2评估的失效概率基础上,提出了一种更高效的基于失效概率误差的收敛标准,进一步提高了该方法的效率。通过4个算例的测试以及同类方法的对比,证明其具有较高的计算精度和计算效率,适用于处理小失效概率问题和耗时的隐式功能函数问题。

基于自适应代理模型的非能动系统可靠性分析

许多先进反应堆采用非能动设计来提高安全性,开展可靠性分析研究是推动其广泛应用的重要环节。由于非能动安全系统依赖于自然循环等物理法则实现系统功能,更容易受到不确定性因素的影响。热工水力过程失效是导致非能动系统失效的主要原因,而传统的故障树等方法无法分析这类失效概率。本文通过热工水力结果训练代理模型,并基于自适应抽样策略有效减少热工水力程序调用次数,通过高度非线性测试函数验证了算法的计算效率,并应用于某一体化压水堆的非能动余热排出系统。计算结果表明:采用自适应克里金模型相比于传统蒙特卡罗与传统克里金模型方法具有更高的计算效率。

考虑热误差的电主轴建模与可靠性全局灵敏度分析

以数控机床电主轴为研究对象,旨在分析其轴向热伸长量对电主轴可靠性的影响.采用Svenska Kullager-Fabriken(SKF)摩擦力矩模型对轴承生热量进行分析,设定对流换热系数为边界散热条件,建立了热分析有限元耦合模型,求解电主轴的温度以及轴向热伸长分布.将有限元模型与实验结果进行对比,验证了建立的有限元模型的准确性.考虑随机因素的影响,建立电主轴热变形可靠性分析模型,并采用Kriging模型进行可靠性求解.对电主轴热误差可靠性全局灵敏度进行分析,结果表明,转速和冷却水流量对可靠度影响较大,轴向力和径向力对可靠度影响较小.

具备无功输出能力的光伏逆变器IGBT可靠性分析

提出一种基于数据驱动的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)可靠性评估方法,根据光伏电源有功功率、无功功率、太阳辐照度、环境温度定量分析光伏逆变器IGBT可靠性。该方法利用LightGBM机器学习模型刻画IGBT工况和IGBT结温之间的非线性映射关系,有效解决了IGBT可靠性评估中IGBT结温计算耗时长、依赖模型参数的问题。最后,基于IEEE 33节点配电系统对参与配电网无功调控的光伏逆变器IGBT可靠性进行量化评估分析。

AADL模型可靠性分析评估工具

主要针对AADL(architecture analysis and design language)嵌入式系统体系结构进行可靠性建模,实现AADL可靠性模型到广义随机Petri网(general stochastic Petri net,简称GSPN)可靠性计算模型的转换,并基于GSPN可靠性计算模型对嵌入式系统进行可靠性评估.为了支持可靠性分析评估过程的自动化,根据模型转换的形式化方法,设计并实现了AADL可靠性评估工具(AADL reliability assessment model tool,简称ARAM),该工具集成在AADL体系结构设计工具OSATE(the open source AADL tool environment)中,并内置Petri网计算工具PIPE2(platform independent Petri net editor2),实现基于GSPN模型的可靠性分析评估.同时,结合航空飞行控制系统的可靠性分析评估介绍了ARAM工具的应用情况.

考虑天气变化的可靠性评估模型与分析

电力系统可靠性评估的结果受天气变化的影响很大,可靠性评估的模型是所有问题研究的重点。文中建立了考虑两种天气状态时可靠性评估的数学模型,提出了在恶劣天气条件下元件能否维修两种情况下可靠性指标的分析方法,并给出了在这两种情况下计算可靠性原始参数的两组公式,对恶劣天气占不同比例时可靠性指标的误差进行了分析,结果显示系统可靠性指标受恶劣天气的影响极大。最后通过算例证明了文中模型的有效性,同时该模型还可用于研究如温度、湿度、强度等类似的环境变化对系统可靠性影响的分析,对电网规划和实际操作有一定的指导意义。

结构可靠性分析的概率和非概率混合模型

在结构可靠性分析中需要合理地定量处理影响结构性能的诸多不确定性。不确定性的模拟既可以是概率的 ,也可以是非概率的。文中简要介绍结构可靠性分析的概率方法和基于区间模型的非概率可靠性方法。提出结构可靠性分析的概率和非概率混合模型。通过两级功能方程的逐次建立及可靠性分析 ,给出结构可靠的概率度量。实例分析说明在结构可靠性分析中 。

通信网络可靠性分析的GOOPN模型

提出了一种用于分析通信网可靠性的扩展的面向对象的Petri网模型 (GeneralizedObject-OrientedPetriNet,GOOPN)。该模型可以统一处理网络的端端可靠度、K端可靠度及全端可靠度问题 ,而且能方便地考虑有限维修人资源、维修申请排队及维修优先权等复杂情况。给出了GOOPN的形式定义及运行规则。

典型认知模型及其在人因可靠性分析中的应用评述

评述了典型认知模型及其在人因可靠性分析中的应用。首先,强调了在人因可靠性分析中使用认知模型的必要性;然后,介绍了认知心理学、行为科学等学科所建立的几种典型认知模型,包括信息处理模型、决策过程的阶梯模型和通用认知模型,分别分析了它们的基本结构和功能,讨论了各自的优缺点;随后,介绍了几种人因可靠性分析方法中所建立或使用的认知模型,包括HCR方法使用的SRK框架、ATHEANA方法使用的信息处理模型、CREAM方法建立的COCOM模型以及IDAC方法构建的IDA模型,分别分析了这些模型的特点;最后,提出了建立认知模型所要遵循的基本原则,并展望了认知模型的未来发展方向。

基于AMSAA增长模型的鱼雷系统Bayes可靠性分析

Bayes理论是分析研究鱼雷系统可靠性的有效方法,文中针对美国陆军装备系统分析中心(AMSAA)增长模型,提出了Bayes可靠性增长分析的基本方法。该方法将鱼雷研制阶段的可靠性增长试验数据作为产品可靠性评估的先验信息,再结合少量现场试验数据,运用Bayes方法即可对现场试验后的鱼雷产品可靠性进行评定。仿真结果验证了该方法的有效性,为鱼雷系统可靠性评定提供了一种新的分析方法。

裂纹扩展寿命安全可靠性分析模型研究

通过分析影响裂纹扩展寿命的多个随机因素 ,就目前较为常用的裂纹扩展寿命安全可靠性分析模型进行比较 .在此基础上 ,本文提出了一种新的模型———裂纹扩展寿命～断裂韧度可靠性分析模型 ,该模型基于目前比较公认的裂纹扩展寿命分布和断裂韧度分布特性 ,为工程界进行含裂纹结构的概率损伤容限评估提供一定的理论依据 .

基于故障树分析的嵌入式系统AADL模型可靠性分析方法

采用架构分析与设计语言(AADL)建立嵌入式系统的半形式化模型,实现从AADL模型到静态故障树(Static Fault Tree,SFT)模型的转换,并根据故障树定量分析法对系统可靠性进行分析。首先结合AADL错误模型附件建立可靠性模型;然后设计了从AADL模型到SFT模型的语义映射规则,并实现了将AADL模型中的基本元素转换为静态故障树中相对应的元素;最后结合飞机车轮刹车系统实例,使用文献中提出的方法对其进行可靠性分析,从而验证所提方法的可行性和有效性。

基于Markov模型的可维修双机热备系统可靠性分析

为了综合考虑维修性、故障检测率及共因失效对双机热备系统可靠性的影响,利用马尔可夫模型对可维修双机热备系统进行可靠性分析。由系统状态转移关系建立双机热备系统的状态转移图,由于备用单元发生不可测失效时不能及时对其进行维修,提出在状态转移图中增加一个状态来区分此种降级工作状态。根据状态转移图得到系统状态转移方程并借助Matlab对其进行求解,得到故障检测率、失效率、维修率与共因失效因子为不同取值时的系统状态概率图。分析结果表明,维修率对可维修双机热备系统达到平稳状态所需时间贡献较大,系统工作状态概率值与故障状态概率值则由故障率与修复率的比值、故障检测率及共因失效等因素共同决定。

基于属性圆的多属性决策云模型构建与可靠性分析应用

为了使云模型能直观方便地表示以及计算多属性决策问题,并且适应专家给出的范围数据,对提出的属性圆表示多属性的方法进行了改造,从而通过属性圆来计算云模型的特征参数;给出了改造后属性圆的定义、性质和绘制过程,以及如何通过属性圆计算表示某决策级别的云模型特征参数,包括:定义决策系统、属性归一化、属性圆特征及性质、属性圆面积求法、基于属性圆的云模型计算;通过实例给出了云模型的计算过程和应用方案。根据数据处理和专家分析,计算得到表示系统可靠性风险为可接受决策级别的云模型,进而构成决策云集合,便可用于实际系统的可靠性级别多属性决策。

基于概率-非概率混合模型和贝叶斯网络的汽车起重机起重臂屈曲可靠性分析

汽车起重机使用中因起重臂结构失效而导致事故频发,这造成严重经济损失和人员伤亡。因此,提出利用概率-非概率理论和贝叶斯网络对起重臂结构进行可靠性分析,针对起重臂屈曲计算中的区间变量和随机变量,建立概率-非概率混合模型,计算不同条件下臂架发生屈曲失效的概率,利用贝叶斯网络模型计算各失效原因的重要度,最后通过实例分析验证了方法的有效性,为起重臂基于可靠性的设计提供依据。

基于凸集模型的非概率可靠性灵敏度分析

可靠性灵敏度能够确定可靠度和不确定变量分布参数的内在联系,对可靠性分析和设计具有指导作用。本文将非概率可靠性灵敏度指标定义为非概率可靠性指标对变量分布参数的偏导数,提出了一种基于椭球凸集模型的非概率可靠性灵敏度分析方法。推导了线性极限状态函数的非概率可靠性灵敏度的解析公式。对于非线性极限状态函数,通过将极限状态函数在两种不同线性化位置进行泰勒一阶展开,分别给出了非概率可靠性灵敏度分析的近似解析解。算例分析结果表明文中所提方法有效可行。