多失效模式与变量相关的管道失效概率预测

针对腐蚀管道多失效模式相互竞争、变量非独立的特点以及小失效概率预测效率低的问题,提出一种基于子集模拟法(SS)的腐蚀管道时变失效概率预测方法。基于泄漏与爆裂失效的极限状态函数,考虑泄漏与爆裂失效的竞争关系,构建管道竞争失效概率预测模型;使用Nataf转换方法描述模拟样本中缺陷深度与长度的相关性,提出考虑失效模式竞争性、变量相关性的腐蚀管道失效概率求解方法,并采用蒙特卡罗模拟(MCS)验证该方法;应用上述方法,探究缺陷深度和长度的弱相关性(相关系数0~0.3)对管道服役15年内失效概率的影响。结果表明:失效概率大于10-6时,使用该方法的计算结果与MCS计算结果基本相同,计算效率高于MCS,且可预测概率水平为10-12的极小概率事件;管道服役15年内,缺陷变量相关系数越大,管道爆裂失效概率越大,越早到达爆裂失效概率阈值年限;而随着相关系数的增大,泄漏失效概率越小,越晚达到泄漏失效概率阈值年限;在预测后期,相关系数增大对2种失效概率的影响均减弱。

弯坡路段多模式失效概率与轿车单车事故的关系

为促进可靠性分析(概率几何设计)在公路安全设计及事故预测中的应用,通过建立事故预测模型将轿车多模式失效概率与轿车事故之间建立关系。首先,以多模式失效为切入点,基于单个轿车在弯坡路段可能的3种失效模式(侧滑、侧翻、视距不足)建立多模式失效系统;其次,以华盛顿州10241起弯坡路段的轿车单车事故为研究对象,通过蒙特卡罗法和宽界限法求解系统的多模式失效概率;最后,将多模式失效概率、公路因素作为解释变量建立负二项模型、随机效应负二项模型、随机参数负二项模型3种事故预测模型,挖掘多模式失效概率与轿车单车事故之间的关系。结果表明:3种事故预测模型中随机参数负二项模型的拟合最优;当考虑多模式失效概率时,公路几何因素对轿车单车事故的影响被削弱;除两个暴露变量外,多模式失效概率对轿车单车事故的影响最大;多模式失效概率与轿车单车事故的拟合曲线近似为线性,且拟合曲线的截距不为0。该研究成果可用于公路的可靠性设计中。

多失效模式下基于区间非概率的岩质隧道稳定可靠度分析

对于岩质隧道工程的稳定可靠度分析,一方面由于岩体参数的统计数据获取困难使得概率可靠度方法难以适用,另一方面其工程稳定与多种失效模式密切相关,须考虑隧道结构体系的可靠度问题。首先,基于区间理论,通过区间变量形式表征不确定性参数;然后,针对岩质隧道工程中多种失效模式并存的情况,引入结构体系可靠度理念,建立基于区间非概率的岩质隧道结构体系可靠度指标计算及其稳定性评价方法;在此基础上,通过工程实例验证了该方法的合理性;最后,定义不确定性参数的波动幅度,进一步分析各失效模式中不同参数对相应可靠度指标以及结构体系可靠度指标的影响。分析结果表明,各失效模式相应的非概率可靠度指标均随区间变量范围的增大而降低,且同一参数在不同失效模式中表现出不同的影响;另外,不确定性参数的变化还将导致影响岩质隧道结构体系稳定的主要失效模式发生相应的变化。

考虑土质边坡多失效模式的区域概率风险分析方法

针对现有边坡风险分析仅考虑单一失效模式及风险分析结果难以被工程师理解等问题,提出了考虑边坡多失效模式的区域概率风险分析方法。首先给出了区域概率的概念,建立了以区域概率定量表征边坡稳定性的方法,推导了基于区域概率的边坡系统风险评价公式,探讨了该公式的适用性。在此基础上采用直接蒙特卡罗模拟计算边坡区域失效概率。最后以一不排水黏性土坡为例阐明了所提方法的有效性。结果表明:区域概率风险分析方法为表征边坡的关键失效区提供了一种简单、直接的可视化工具,为工程师制定合理的边坡加固设计方案提供了参考依据。基于区域概率风险分析方法的边坡系统风险评价公式不仅能够有效地回避边坡风险评价中多滑面间安全系数及滑块体积之间相关性计算问题,而且能够准确地量化边坡多破坏模式的系统风险。传统的风险评价方法可能显著低估边坡系统风险,使得边坡设计方案偏危险。边坡失效概率最大的滑面不一定是边坡失效风险最大的滑面,在边坡加固设计中,失效风险较大的滑面也应该予以关注。

多模式广义失效概率计算的数值模拟法及其工程应用

提出了安全与失效状态含有模糊信息时，广义失效概率计算的数值模拟，及相应的方差估算，并提出了对应的数值积分方法．当状态变量服从正态分布，且其对模糊安全域的隶属函数为正态型时，单个模式的广义失效概率具有精确解．首先利用这种特殊情况检验了所提数值模拟的精度，结果表明对于数值模拟法，随抽样次数的增加，估计值逐渐收敛于真实值．然后利用扩展原理和概率定理，提出两个及两个以上失效模式数广义失效概率的数值模拟计算方法以及相应的数值积分方法．对于工程结构问题，一般在删除次要失效模式之后，主要失效模式的数目不会太多，因此用该数值模拟与数值积分法可以得到精度较高的解．工程算例结果证明了此结论．另外还对所提的两种方法的适用范围做了讨论．

利用形式化方法的机电系统概率失效模式及影响分析

针对传统的失效模式及影响分析中依靠领域专家分析判断系统单元失效与系统故障之间的关系,分析烦琐、容易出错且难以计算故障概率的问题,将形式化技术引入机电系统失效模式及影响分析中,提出了基于概率模型检测的机电系统概率失效模式及影响分析方法。基于机电系统中的状态变迁,研究了机电系统行为过程的随机模型及其形式化表达,建立了面向概率失效模式及影响分析的系统形式化随机模型;基于连续随机逻辑对系统的潜在故障进行了形式化规约,构建了潜在故障的概率形式化规约表达式;利用概率模型检测器对系统的随机模型和潜在故障进行形式化验证,从而辨识单元失效与系统潜在故障之间的关系,并自动计算单元失效所导致的系统故障概率,提高了失效模式与影响分析的准确性和效率。该方法不仅可以借助概率模型检测迅速准确地识别单元失效与系统潜在故障之间的因果关系,还可以自动计算系统故障概率。将该方法应用于数控机床进给系统,成功辨识出了限位开关失效所导致的系统故障并计算出了故障概率,从而验证了方法的可行性。

具有多种失效模式机械零部件的寿命概率分布特征计算方法

针对具有多种失效模式机械零部件的寿命评估问题,分析零部件与其各种失效模式之间的失效逻辑关系,研究具有多种失效模式零部件的失效行为表达方法。在此基础上,分别以连续型变量和离散型变量为寿命度量指标,建立具有多种失效模式零部件的寿命概率分布模型,给出多种失效模式零部件的失效累积分布函数与失效概率密度函数以及可靠度、失效率与平均寿命计算模型,研究零部件的寿命概率分布特征以及可靠度与失效率的变化规律。研究表明,具有多种失效模式零部件的失效概率大于任一种失效模式所对应的失效累积概率,其寿命概率密度呈现出"早期较高、然后先减小后增大、最后又降低"的变化趋势,同时,零部件的平均失效寿命小于任一种失效模式所对应的平均寿命。

具有多个失效模式的高拱坝失效概率计算

利用故障树分析法得出了高拱坝具有失稳溃坝、剪滑垮坝、超量开裂及毁坝等4种主要失效模式.以计算高拱坝剪滑溃坝发生概率为例,说明利用二阶矩法计算高拱坝各主要失效模式发生概率的步骤,进而求解各失效模式的相关程度及具有多个失效模式高拱坝的失效概率.

立体车库钢结构失效模式及失效概率计算

基于载荷增量失效模式识别方法 (广义承力比优化准则法 ) ,建立主要失效模式安全裕量方程 ,提出确定大型结构综合失效概率的计算方法 ,开发了相关计算软件 ,并以立体车库钢结构为例 ,验证该方法及软件是可行有效的。

高拱坝失效模式与失效概率

为克服高拱坝确定性安全评价中不考虑随机性、不进行风险分析的弊端,提出研究超静定结构高拱坝的失效模式、利用失效概率与失效风险值对高拱坝进行风险评价。在分析洪水、地震和材料老化等造成高拱坝失效原因的基础上,利用故障树分析法探索出高拱坝具有失稳溃坝、剪滑垮坝、超量开裂以及人为毁坝等4种主要失效模式;从产生载荷参数随机数、获取随机变量的分布规律和建立失效模式的状态函数等方面研究了高拱坝单个失效模式与系统失效概率的计算方法。计算了某高拱坝剪滑失效模式的失效概率。

失效模式和效应分析及社会技术概率风险评估在高危药品风险管理中的应用

高危药品的药理作用显著且迅速,使用不当极易发生严重后果甚至危害生命,故加强高危药品的风险管理对减少用药差错、降低不良事件发生率有重要意义。医疗机构高危药品风险管理的核心是控制高危药品在医疗机构内部流通过程中对患者产生危害的可能性,目前国内大多数医疗机构使用失效模式和效应分析(FMEA)来进行高危药品的风险管理。随着医药科学技术的高速发展和医疗卫生体制的变革,FMEA已经无法满足于高危药品全面、精准的管理,研究者们开始探索高危药品风险管理的新技术和新方法,其中社会技术概率风险评估(ST-PRA)是一种可同时纳入人为和技术因素,并将风险量化的方法,但其在国内的应用尚不成熟。该文详细阐述FMEA和ST-PRA方法在高危药品风险管理中的应用,并对其进行总结和比较,以期为更科学、有效地开展高危药品风险管理时选择研究方法提供依据。

具有多失效模式机械构件的失效概率计算

将线性变换与统计试验法结合起来，考虑构件失效模式的相关性，采用相关抽样的方法计算机械构件的失效概率。

关于风险降低因子与要求时平均失效概率关系的探讨

风险降低因子通常用于测量保护功能如何降低危险事件的发生频率,与安全仪表功能的要求时平均失效概率是否始终是倒数关系是一个非常值得的讨论话题,详细介绍了风险降低因子的概念,以及不同安全措施失效后对风险状况的影响,借助实例通过剖析预防性安全措施与减缓性安全措施在风险降低时发挥的不同作用,阐述了风险降低因子与要求时平均失效概率之间的应用关系。

考虑多模式失效概率的长下坡路段重型卡车事故预测模型

为挖掘多模式失效概率与长下坡路段重型卡车事故之间的关系,建立了重型卡车在长下坡路段的多模式失效概率与车辆事故之间的关系模型。并针对重型卡车在长下坡路段可能的失效模式,如侧滑、侧翻、视距不足、制动失效,在此基础上建立了多模式失效概率预测模型;通过蒙特卡罗法模拟并求解单模式失效的概率,宽界限法求解失效系统的多模式失效概率;将多模式失效概率作为解释变量与其他道路因素结合,分别建立泊松模型、随机效应泊松模型、随机参数泊松模型,将多模式失效概率与重型卡车事故建立函数关系;对比3种模型的拟合优度指标,优选出最优事故预测模型,用来挖掘重型卡车事故与多模式失效概率之间的关系。以华盛顿州71段长下坡10年的重型卡车事故数据及道路设计数据进行方法验证。结果表明:随机参数泊松模型与随机效应泊松模型的拟合优度相差较小,二者均优于泊松模型;当考虑多模式失效概率时,平曲线半径、纵坡坡度、超高对重型卡车事故的影响均不显著,即三者的影响被削弱,尤其是平曲线半径和超高,多模式失效概率的弹性(0.239)远大于二者的弹性(平曲线半径和超高的弹性分别仅为0.097和0.002);重型卡车的事故与多模式失效概率近似线性关系,且截距不为0。即多模式失效概率可用于道路安全分析的表征指标,但与事故概率不等价。

基于概率选择模型的多失效模式可靠性建模分析

传统可靠性模型难以处理多失效模式可靠性建模问题,针对这一情况,本文提出了基于概率选择模型的可靠性模型及方法,通过引入概率选择因子将各失效模式下系统可靠度联系起来,能够更加地精确描述系统可靠性。最后将概率选择模型应用于某型鱼雷动力系统多失效模式可靠性建模,通过对比研究和Monte Carlo仿真验证了新模型的正确性与有效性。

疲劳载荷下结构失效模式失效概率的一种新算法

在静载荷作用下增量载荷法的基础上，根据概率型线性累积损伤理论，提出了给定失效模式下计算结构疲劳寿命的增量寿命法，进而得到失效模式的失效概率。最后通过算例分析，证明了本方法是可行的。

怎样计算要求时的平均失效概率(PFDavg)

本文介绍了使用不可用性、不可靠性和马可夫模型计算要求时的平均失效概率的方法和公式,可供使用功能安全系统的人员参考。

土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性及系统可靠度的影响

常用的计算失效模式间近似相关系数存在一定的误差,采用Pearson相关系数准确地表征边坡失效模式间相关性。基于近似相关系数和Pearson相关系数,研究了土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性、代表性失效模式数目、边坡系统失效概率上、下限3方面的影响。简要介绍了选取边坡代表性滑动面的风险聚类法以及系统失效概率上、下限的Ditlevsen双模界限公式。以单层和两层边坡为例研究了近似相关系数的适用性。结果表明:常用的近似相关系数不能考虑土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性的影响,而Pearson相关系数能够有效地反映土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性的影响。当土体参数空间变异性较弱时,近似相关系数与Pearson相关系数间差别明显,基于近似相关系数会选取过多的代表性滑动面,不能有效地反映边坡代表性破坏模式。此外,基于近似相关系数计算的边坡系统失效概率上限会超过1,系统失效概率上、下限范围很宽,使得系统失效概率上、下限失去了意义。相比之下,基于Pearson相关系数计算的边坡系统失效概率上、下限范围较窄,能够有效地反映系统失效概率变化情况。

考虑多失效模式相关的岩质边坡体系可靠度分析

岩质边坡稳定的可靠度分析中包含多个相关的失效模式,传统的岩质边坡体系可靠度分析方法不能有效地考虑多失效模式相关的体系可靠度问题。为此,提出考虑多失效模式相关的岩质边坡平面滑动的体系可靠度分析方法。建立考虑多失效模式相关的岩质边坡平面滑动体系可靠度分析的概率故障树模型。采用β分布描述岩质边坡稳定分析中张裂缝的位置、岩体的黏聚力和内摩擦角。张裂缝中充水深度用截尾指数分布来描述。采用自适应重要抽样方法计算岩质边坡平面滑动的体系可靠度,并进行随机变量分布参数的敏感性分析。算例结果表明,概率故障树模型能够有效地分析岩质边坡多失效模式相关的体系可靠度问题,如果不考虑失效模式间的相关性对边坡体系可靠度的影响,岩质边坡的体系可靠度将会被低估。岩质边坡2个块体之间不发生相互作用的可能性明显地比2个块体之间发生相互作用的可能性要高。建议在进行岩质边坡体系可靠度分析时将张裂缝中充水深度系数取为区间[0.0,1.0]内的截尾指数分布。此外,变量的均值敏感性因子和标准差敏感性因子都表明,张裂缝中充水深度和张裂缝位置对边坡的体系可靠度影响最大,因此设置良好的边坡排水系统以及进行详细的地质勘测工作是提高边坡稳定性的有效措施。变量的均值和标准差敏感性因子之间是高度相关的,它们都可以用来识别最敏感的随机变量。