共因失效下多阶段任务系统组合建模

摘要

航空航天、核能工业、通信网络、机械电子等领域的许多高度安全系统都属于多阶段任务系统。这些系统广泛采用了高可靠度元件和冗余技术,单个部件的失效对系统的影响越来越小，而相关失效引发的系统失效呈上升趋势。共因失效是引发部件相关失效的重要原因。准确评价多阶段任务系统的可靠性必须考虑共因失效影响。然而，共因失效情形下的不可修的PMS可靠性分析常常遇到组合模型规模庞大、计算效率不高的问题。
　　本文主要以不可修的多阶段系统为研究对象，建立共因失效下的PMS可靠性分析的简便方法。本文的研究包含以下两个部分：
　　内部共因失效情形下PMS可靠性分析简便方法。考虑不完全覆盖多阶段任务系统存在扩散失效行为。建立了单点失效与扩散失效模型(SFPFM)，该模型将扩散失效分为两种类型。基于SFPFM模型，首先，利用SEA算法实现IPC与组合模型的分离。然后，通过成组分类法处理扩散失效。针对系统失效满足一定条件，通过算例验证该方法与现有分析方法相比更有优势。
　　考虑外部共因失效的情形下的PMS可靠性分析的简便方法。通过分析部件失效行为，构建了共因失效与部件的关系图。基于关系图，提出了优化的分解法，从而降低了子模型的数量。对于内部共因失效，提出了完善的成组分离法(I-GSEA)，简化了子模型的规模。最后，通过案例分析验证共因失效对系统可靠性的影响，说明了综合多种共因失效分析方法的有效性和准确性。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外研究现状及发展趋势

1.4 研究内容和结构安排

第二章 组合模型基础理论介绍

2.1 故障树分析方法

2.2 基于二值决策图(BDD)的分析方法

2.3 依赖应力的部件失效函数

2.4 共因失效及其分析方法

2.5 本章小结

第三章 扩散失效下不完全覆盖多阶段任务系统可靠性分析

3.1 研究假设

3.2 单点失效与扩散失效综合模型

3.3 可靠性分析方法

3.4 案例分析

3.5 本章小结

第四章 考虑外部共因失效的多阶段任务系统可靠性分析

4.1 共因失效下的PMS部件失效分析

4.2 可靠性分析方法概述

4.3 外部共因失效的分离组合方法

4.4 扩散失效的分离组合方法

4.5 案例分析

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本论文的研究总结

5.2 前景展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的成果