多状态多阶段任务系统可靠性分析方法研究

摘要

随着重大装备系统的大型化和复杂化，重大装备系统的可靠性分析变得日趋复杂。重大装备系统，如航空发动机系统、核反应堆控制系统、宇宙空间站等安全关键系统，这些系统在运行过程中一旦发生故障，便会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，必须在设计、制造和使用环节应用先进的可靠性工程技术来提高重大装备系统的可靠性。重大装备系统通常呈现出多状态、多阶段任务的特点，因此在多状态、多阶段理论框架下开展对其可靠性理论与方法的研究就显得尤为重要。
　　本论文在已有文献的基础上，对多状态系统、多阶段任务系统的可靠性问题进行了深入研究，研究内容主要包括以下三点：
　　(1)同时考虑不完全覆盖和共因失效的多状态系统可靠性分析
　　不完全覆盖(IPC)的引入使得多状态系统必须考虑多种失效模式才可以获得更为精确的可靠性分析结果。共因失效(CCF)的引入增大了系统内部元部件之间的依赖关系。为了克服上述两个难点，本论文提出了一种分离的方法来对同时考虑不完全覆盖和共因失效的多状态系统的可靠性进行分析和建模。根据IPC和CCF分离顺序的不同，本论文提出了两种等价的评估算法，并在最后通过实例验证了该方法的可行性。
　　(2)同时考虑不完全覆盖和共因失效的多阶段任务系统可靠性分析
　　与(1)类似，同时考虑不完全覆盖和共因失效的多阶段任务系统同样存在上述两个难点，针对这两个难点，本论文也提出了两种等价的分离方法来对存在 IPC和CCF的多阶段任务系统的可靠性问题进行分析和建模。
　　(3)考虑失效传递和失效隔离的多状态系统可靠性分析
　　本部分重点研究了存在全局性失效传递和失效隔离的多状态系统的可靠性问题。全局性失效传递可能是由于不完全覆盖引起的，也有可能是由于系统中某些元件发生破坏性故障引起的(如自燃、爆炸等)。失效隔离是由于元件之间功能相关引起的。本文提出了一种分离与组合的方法来对上述问题进行分析和计算，并在最后辅以实例证明了该方法的可行性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 课题来源与论文的组织结构

第二章 可靠性基础理论介绍

2.1 多状态系统

2.2 多阶段任务系统

2.3 可靠性框图

2.4 故障树分析法

2.5 二值决策图法

2.6 本章小结

第三章 同时考虑不完全覆盖和共因失效的多状态系统可靠性分析

3.1 不完全覆盖模型

3.2 多状态模型

3.3 多状态多值决策图

3.4 共因失效

3.5 同时考虑不完全覆盖和共因失效的多状态系统可靠性分析

3.6 算例分析

3.7 本章小结

第四章 同时考虑不完全覆盖和共因失效的多阶段任务系统可靠性分析

4.1 模块化不完全覆盖模型

4.2 Mini-Components方法

4.3 阶段代数

4.4 同时考虑不完全覆盖和共因失效的多阶段任务系统可靠性分析

4.5 算例分析

4.6 本章小结

第五章 考虑失效传递和失效隔离的多状态系统可靠性分析

5.1 失效传递

5.2 功能相关

5.3 二态PFGE模型

5.4 MS-PFGE模型

5.5 多状态故障树MFT

5.6 考虑失效传递和失效隔离的多状态系统可靠性分析

5.7 算例分析

5.8 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 研究内容小结

6.2 前景展望

致谢

参考文献