一、具有关闭准则的两部件串联系统的可靠性分析（论文文献综述）
宋宇飞[1]（2021）在《融合多源不确定性及复杂失效特征的系统可靠性综合评估》文中研究指明航天器、舰艇、数控机床等大型机电系统的可靠性分析与评估是保证系统安全、高效运行的重要手段。然而,随着现代大型机电系统的智能化、数字化和集成化程度不断提高,不仅系统中部件数量、种类剧增,而且部件、模块及子系统的功能和构成日益复杂。在设计、生产、服役过程中,由于实验不完备、设计缺陷、加工误差、认知局限及工作环境等因素,影响复杂系统可靠性的不确定性信息更加多样化;同时系统部件、模块及子系统等相互间的作用关系高度耦合,导致复杂系统的失效特征更加复杂。但是,目前传统的可靠性分析与评估方法主要针对随机-参数不确定性和冗余系统共因失效,不满足以多源不确定性及相关失效为特点的现代大型机电系统可靠性评估需求。因此,为保证有效、准确地分析与评估现代大型机电系统的可靠性,开展综合多源不确定性及复杂失效特征的系统可靠性评估具有重要的意义与价值。为解决上述难题,本文在国家自然科学基金委项目的资助下,在研究随机-参数不确定性及共因失效的基础上,以多源不确定性及从属失效下的系统可靠性评估为核心,从多源不确定性统一量化、从属失效下可靠性评估、综合可靠性评估方法等方面展开研究,建立融合多源不确定性及复杂失效特征的系统可靠性综合评估框架,并在工程实例中验证其可行性。本文主要的研究工作如下:（1）构建基于显式分析方法和β因子模型的区间贝叶斯网络,实现随机-参数不确定性下复杂系统的可靠性分析与评估。区间贝叶斯网络是传统贝叶斯网络的一种拓展模型,可有效地表征随机不确定性和参数不确定性。同时,为综合评估共因失效对系统可靠性的影响,通过在贝叶斯网络中增添独立节点的方式,将β因子模型引入区间贝叶斯网络中,从而建立基于显式分析方法与β因子模型的区间贝叶斯网络。针对上述构建的区间贝叶斯网络无法分析多阶共因失效的问题,借助马尔可夫方法对相关失效系统的建模优势,构建非精确连续时间马尔可夫链。通过仿真分析与实例验证,证明提出的方法可有效综合评估随机-参数不确定性及共因失效下复杂系统的可靠性。（2）构建基于copula理论的非时齐连续时间马尔可夫链,实现随机-参数不确定性及确定从属失效下系统的可靠性分析与评估。马尔可夫模型中表征部件相关失效的状态转移率取值多依赖专家经验与主观假设,以致可靠性评估结果的可信度较低。为解决上述问题,将copula理论引入连续时间马尔可夫链中,详细阐述通过copula函数计算马尔可夫状态转移速率的方法,从而提出基于非时齐连续时间马尔可夫链的确定从属失效系统可靠性分析方法。同时,为综合评估随机-参数不确定性对系统可靠性的影响,运用区间值表征部件寿命分布的不确定性参数。针对马氏链建模与求解时面临的状态爆炸问题,应用分层模型降低马氏链的规模。经仿真分析及实例验证,证明该方法可有效实现随机-参数不确定性及从确定属失效下系统的可靠性分析与评估。（3）构建概率盒贝叶斯网络,解决系统可靠性分析中多来源不确定性的统一量化问题。针对实际系统可靠性建模中多种不确定性共存的问题,运用概率盒统一量化证据结构体、概率分布、区间分布、区间信息等多种表征形式的不确定性参数。结合贝叶斯网络对不确定性的建模与推理优势,提出一种概率盒贝叶斯网络,并明确定义网络的推理机制。通过仿真分析及实例验证,证明该模型可有效实现多源不确定性下系统的可靠性分析与评估。（4）构建基于copula理论的概率盒贝叶斯网络,实现融合多源不确定性及确定从属失效的系统可靠性分析与评估。为综合考虑多种形式的不确定性参数及确定从属失效对复杂系统可靠性的影响,建立基于copula理论的概率盒贝叶斯网络,该模型将求解多部件联合分布的m维积分运算转化为2m个差分运算,计算效率高。经仿真分析与实例验证,证明上述方法可有效地实现融合多源不确定性及确定从属失效下的系统可靠性综合评估。（5）构建基于仿射算法的概率盒贝叶斯网络,实现融合多源不确定性及非确定从属失效的系统可靠性分析与评估。面对实际工程中更为常见的非确定从属失效问题,基于copula理论的相关性分析方法不再适用。为解决上述问题,提出基于仿射算法的概率盒贝叶斯网络。通过与Frechet不等式对比,该方法的计算结果不确定度小,效果更好。经实例分析,证明该方法可有效地实现多源不确定性及非确定从属失效下的系统可靠性综合评估。从理论模型、数学推理、仿真与实例分析,均证明本文构建的融合多源不确定性及复杂失效特征的系统可靠性综合评估方法是有效的,对现代机电系统的可靠性评估具有较高的实用价值和指导意义。
周翔宇[2]（2020）在《面向自主船舶的危险分析方法研究》文中指出继蒸汽技术革命、电力技术革命、计算机及信息技术革命之后,以人工智能、物联网、云计算、虚拟现实、量子信息技术等为代表的第四次工业革命正在改变世界。信息和通信技术的进步、信息分析能力的提高为各行各业创造了革命性的发展机会,在航运业中,以更为安全、高效、绿色的方式运载货物和乘客的自主船舶正受到前所未有的关注,并已成为航运业未来的发展方向。作为航运业数字化转型和新技术革新的代表,相较于仅由人工控制的常规船舶,自主船舶将在总体设计结构、系统交互方式、动力驱动来源等方面发生颠覆性的变化,同时,随着船岸间、船舶各子系统间的互联互通,自主船舶将成为现代航运生态体系中的传感器中枢和数据生成器。在此背景下,为避免由于自主船舶的引入对当前海上交通状况可能造成的负面影响,并确保自主船舶的预期安全水平至少不低于常规船舶的现有安全水平,不仅需要关注包括航行安全、货物安全在内的传统安全,还需要考虑以网络安全为代表的非传统安全。因此,针对自主船舶的安全性开展理论研究是十分必要且具有重要意义的。本文围绕自主船舶的安全性,以危险分析方法为研究对象,在明确自主船舶运行特点的基础上,提出了一种适用于自主船舶的安全性协同分析方法。以远程控制船舶为例,使用所提出的方法对其进行了危险分析,并利用模型检测工具UPPAAL验证了危险分析结果的正确性。本文的主要研究工作及成果如下。（1）自主船舶的定义及自主水平分级方法研究。从自主船舶的历史沿革和发展历程入手,在明确自主船舶的定义及其中英文表述的基础上,分析了现有自主水平分级标准存在的局限性,并提出了一种基于航海实践的自主水平分级方法。研究结果表明,划分自主水平的关键在于能否独立于人的干预完成相应的任务或实现相应的功能,而非取决于船舶自动化水平和/或决策地点。以2艘搭载自主航行技术的测试船舶为例,相较于现有自主水平分级标准,所提出的自主水平分级方法有效避免了由于单一功能的自主实现导致船舶整体自主水平认定不准确的弊端,得出的分级结果更符合客观事实。（2）危险分析方法的适用性研究。为筛选出一种或多种能够捕获自主船舶运行特点的危险分析方法,面向自主船舶提出了一种基于系统工程的适用性评估方法。该方法依据制定的适用性评估程序,生成了以功能方式描述的系统级安全需求和与自主船舶设计目标相联系的评估准则。适用性评估过程面向29种广泛使用的危险分析方法展开,结果表明,系统理论过程分析（System-Theoretic Process Analysis,STPA）方法满足了所有的评估准则,其能够更好地理解系统行为、识别危险,并揭示危险致因因素,是目前适用于自主船舶的、最具潜力和发展前途的危险分析方法之一。（3）面向自主船舶的安全性协同分析方法研究。在明确自主船舶运行特点的基础上,考虑到日益增加的网络威胁对自主船舶系统安全性的负面影响,提出了一种基于STPA 的安全性协同分析方法,即 STPA-SynSS（STPA-based analysis methodology that Synthesizes Safety and Security）。该方法在STPA的基础上提出了 6项改进,并提供了一个识别危险并揭示危险致因因素的综合过程,有效实现了对潜在危险的持续跟踪和闭环管理。以远程控制船舶的避碰场景为例,使用所提出的方法对该场景进行了详细的危险分析,并生成了具体的危险控制策略。危险分析结果的对比分析表明,相较于STPA,STPA-SynSS能够识别出更多的不安全控制行为和损失场景,同时,能够生成更具针对性的危险控制策略,证明了该方法的有效性和先进性。（4）考虑退化组件的自主船舶安全性建模研究。使用STPA-SynSS生成损失场景时,需要考虑因组件性能退化导致的不安全控制行为。为表征自主船舶的系统安全性状态随时间退化的特性,将系统安全性分析由“二态假设”扩展为多状态。根据STPA-SynSS实例分析中构建的控制结构,对远程控制船舶的安全性进行建模,构建了服从指数分布的安全性函数和描述系统达到安全性极限状态的时间分布函数。该模型可用于指导设计人员将更有针对性的安全性设计纳入到系统中,并面向退化组件建立相应的保护机制,以避免危险从潜在状态向可能导致损失的现实事故状态转移。（5）自主船舶的形式化建模与危险分析结果验证研究。为克服危险分析结果的正确性和完整性无法得到验证的限制,创新性地将形式化方法引入危险分析过程,提出了一种基于时间自动机的STPA-SynSS扩展流程。在构建时间自动机网络模型的基础上,通过利用模型检测工具UPPAAL对系统模型的有穷状态空间进行穷尽搜索,以检验语义模型与其性质规约间的满足关系,从而验证系统建模的活性和危险分析结果的正确性。验证结果表明,远程控制船舶时间自动机网络模型无死锁且运行正确,STPA-SynSS识别的不安全控制行为均会发生,即验证了 STPA-SynSS危险分析结果的正确性,同时,证明了所提出的STPA-SynSS扩展流程的有效性。本文的研究结论为识别、控制自主船舶的潜在危险奠定了较为坚实的理论基础,在一定程度上满足了航运业对于明确并提高自主船舶安全性的迫切需求。同时,可为自主船舶的安全性设计提供参考,有力保障自主船舶的安全运营。
苏鹏[3]（2020）在《几类多状态复杂系统的可靠性分析》文中指出多状态复杂系统的可靠性分析是当今可靠性工程和系统安全应用领域的主流研究方向之一。随着多状态复杂系统在计算机网络、机械工程、电网系统、载人飞船、交通运输、土木建设和故障检测等领域的广泛应用,大量可靠性相关问题也相继出现,并受到了越来越多的系统工程师和科研学者的关注和研究。多状态复杂系统具有多状态、多阶段、多功能、高可靠、小子样、长寿命以及复杂相依性和随机不确定等特点,应用经典可靠性理论对这些复杂系统的可靠性模型进行描述和定量分析及比较愈发困难。基于经典可靠性理论对这些复杂系统的模型和功能进行简化,利用所得到的简化系统可靠性来近似逼近复杂系统的可靠性,这样可能会出现比较大的误差甚至得到错误的结果。因此,根据多状态复杂系统的特点,运用可靠性数学与可靠性工程、可靠性管理等理论,研究适用于现代复杂系统的可靠性设计,实验和分析等新方法和新技术具有重要的理论意义和现实应用价值。本文旨在以电力,计算机网络,通讯网络等为背景,研究了三类动态复杂系统的可靠性问题。第一类是基于产能共享机制,研究了几种不同拓扑结构下动态系统的可靠性建模及优化问题;第二类是泊松冲击下阶段任务系统的可靠性建模及评估问题;第三类探讨了具有概率传播失效和隔离效应的动态网络系统的可靠性建模与分析问题。为解决上述几类系统的可靠性问题,本文综合利用了通用生成函数方法、二值决策图方法、模块化方法等,分析了产能共享机制下的三种不同多状态系统结构模型的工作原理、泊松冲击下的阶段任务复杂系统的可靠度评估、概率传播失效和隔离效应并存下的复杂网络系统的可靠性建模。在第一章绪论中,详细介绍了三类多状态复杂系统的产生与相关应用背景,及近期研究成果和目前研究中尚存的不足和亟需解决的问题。根据研究内容的不同,本文核心内容分为以下五个部分:第二章研究了基于产能共享机制的多状态复杂系统可靠性建模和相关优化问题。所考虑的复杂系统由m个不同的k/n（G）子系统和一个传输系统Common bus组成,任一子系统i包含ni个不同的元件,且每个元件的产能为一随机变量,子系统i的需求亦是一个随机变量,假定产能和需求都是有限状态离散随机变量。子系统i的产能不能满足其自身需求,或是其正常工作的元件数目少于其自身要求的最小个数ki,均会导致其发生故障。在产能共享机制下,任一子系统可将满足于其自身需求的剩余产能通过Common bus共享至其它具有产能短缺的子系统中,实现产能共享。产能共享后,所有子系统的需求都能得到满足,则整个系统是可靠的。应用二变量通用生成函数方法,给出了产能共享系统的可靠度评估算法,并通过一个分析例子和一个数值案例验证了该方法的有效性。最后,讨论了一个传输容量有限的产能共享系统的结构优化问题。第三章探讨了基于产能共享机制的多状态复杂串联系统可靠性建模和分析问题。系统由m个不同k/n（G）子系统串联组成,各个相邻子系统之间由一个产能传输线相连接,并且每个产能传输线具有传输容量限制。本模型与第二章模型的区别在于子系统的连接方式不同,前一个模型中由Common bus把各子系统连接起来,本模型中的子系统是一个一个串联而成。系统中任意两个相邻子系统中的剩余产能均可通过与其连接的产能传输线进行共享,之后进一步通过下一个非相邻的产能传输线将剩余产能进行共享,直至整个系统的过剩产能实现传输共享。通过构建新的二变量通用生成函数设计了一种有效的算法评估整个产能共享串联系统的可靠度。最后,通过一个分析例子和一个数值案例验证了该模型的合理性,以及所应用算法的有效性。第四章分析了基于产能共享机制的星型结构多状态复杂系统可靠性建模和评估问题。所考虑的星型结构复杂系统是由两类子系统组成,一类是位于星型结构中央的一个主系统,另一类是围绕在星型结构终端位置的n个辅系统,且主系统和所有辅系统的产能和需求均为离散的随机变量。所有辅系统通过各自连接的传输线点对点的连入主系统,且各条传输线的传输容量是有限的。所有辅系统的剩余产能首先通过与其连接的传输线共享至主系统,之后主系统将满足于自身需求外的过剩产能进一步传输至不能满足自身产能需求的辅系统中。整个系统可靠的条件是:当且仅当主系统和若干个辅系统同时正常工作。然后,基于传统的通用生成函数算法评估了整个星型产能共享系统的可靠性指标。最后,通过一个分析例子和一个数值案例表明了该模型所得结果的正确性和有效性。第五章探讨了受Poisson冲击作用下的阶段任务系统可靠性分析问题。假定系统元件服从非指数分布,冲击服从齐次Poisson过程,应用半马尔科夫过程理论对子系统进行状态概率分析,结合随机过程理论和近似积分计算方法得到了冲击影响下的电子元件失效分布函数。然后,基于模块化的方法,利用阶段任务二值决策图方法实现了对多阶段任务动态复杂系统的可靠性评估。最后,给定一个实际案例,对提出的模型和方法进行了验证。第六章研究了受概率传播失效和隔离效应影响的复杂网络系统可靠性分析问题。本章所考虑的概率传播失效效应是指系统中某一具有概率传播失效的元件发生故障,会波及系统中其它一些元件以相同或不同概率发生失效。失效隔离表示网络系统中某一触发元件发生失效,将会导致与其功能相依元件发生隔离现象。由于只有当触发元件的故障发生在概率传播失效之前才会导致失效隔离,因此触发元件和具有概率传播失效元件两者在时间维度上存在竞争失效关系。如果触发元件首先发生故障,则与其对应的功能相依元件中所发生的概率传播失效将不会对系统中其它元件产生波及作用。然后,基于二值决策图的可靠性组合方法,给出了网络系统同时受到概率传播失效和隔离效应下的瞬时不可靠度评估算法。最后,通过一个数值案例验证了所提出的模型和方法的普适应和有效性,并对元件及概率传播失效参数进行了灵敏度分析。在本文的最后,我们总结了全文的相关工作,并指出了作者今后拟继续开展的几个研究问题与研究方向。
戚晓艳[4]（2020）在《基于关联性和参数退化模型的加工中心可靠性分析》文中提出加工中心作为现代化生产的基础装备,是国家工业发展的核心。在中国向智能制造工业强国迈进的背景下,中国成为世界各国机床生产企业竞争的主市场。与世界数控机床制造企业对比,我国高端加工中心的竞争力相对薄弱,受加工中心加工精度、加工速度和可靠性等方面影响使其在国内市场占有率较低。针对加工中心进行关联故障的可靠性分析为可靠性设计、维修和故障诊断提供基本的指导。本文以国家自然科学基金为依托,对加工中心进行关联故障及参数关联退化分析。主要内容如下:首先,基于现场故障数据建立加工中心可靠性数学模型。依据制定的加工中心可靠性考核方案进行可靠性数据收集共获得107条故障数据;依据加工中心结构、工作原理及功能元件对应关系将加工中心划分为12个子系统。进一步对可靠性数据进行统计分析,通过模型优选、参数估计和参数拟合优度检验确定加工中心威布尔分布可靠性模型;同时建立所有子系统可靠性模型。其次,改进的故障危害度分析与故障关联性分析。依据现场试验故障数据进行加工中心故障模式、故障原因分析（FMEA）,确定故障多发子系统;将群体决策方法以及专家评估与熵权相结合的方法引入故障模式危害度分析（CA）及子系统危害度分析中,解决故障模式频率比、故障模式影响概率和系统的故障率无权重相乘、单一专家团队对故障模式影响概率的差异化问题,改进子系统危害度分析;采用决策实验室分析法（DEMATEL）进行加工中心子系统故障关联性分析,利用被影响度、原因度、影响度以及中心度来分析子系统故障的关联排序及关键性子系统。结合解释结构模型（ISM）明确系统内部故障之间的故障传递过程并将加工中心故障传递划分为5个等级,确定电气系统为第五等级最深层次的影响系统。再次,加工中心子系统可靠性影响度综合分析。进行加工中心子系统静态影响度、动态影响度分析,从不同角度确定加工中心各子系统的排序分值,为能够客观有效的分析各子系统对加工中心的影响程度,结合加工中心子系统危害度排序、动静态影响度分析结果,引入数据包络分析（DEA）方法进行综合影响度排序;应用数据包络方法相对有效性的特点,参考子系统排序指标进行加权分析,采用数量方法有效确定各个子系统指标的隐含权重,遵循高分高权重低分低权重的原则,综合运用各指标有效信息进行子系统影响度分析。最终确定主轴系统、液压系统、气动系统为影响加工中心最显着的子系统。最后,子系统关联退化分析。以二元模型为例进行串联系统的关联退化分析,通过Gaussian Copula、Clayton Copula和Frank Copula Copula分别描述单元间的关联关系,并对二元串联模型的可靠度及概率密度进行分析;采用蒙特卡洛（MC）抽样和边距推断函数（IFM）方法进行三种Copula函数的数值模拟,以赤池信息准则（AIC）进行Copula函数有效性分析,确定最合适的退化模型,并分析其可靠度变化情况。加工中心子系统可靠性影响度分析确定了液压系统为重点关注子系统,故障关联分析得出液压系统和工作台关联程度较高,因此以加工中心液压系统和工作台组成的串联系统为研究对象进行了关联退化分析,确定Frank Copula最优描述模型,且其可靠度比独立假设的可靠度高,为系统维修策略制定提供了参考依据,避免企业造成维修过剩。
车朝阳[5]（2019）在《基于时变可靠性的腐蚀海底油气管道失效风险及预警研究》文中研究说明管道是石油和天然气资源的基本运输工具,建设里程逐年增加,管道失效事故不仅会带来巨大的经济损失,更会引发环境污染或人员伤亡,社会影响恶劣。本文通过研究海底油气管道的腐蚀失效问题,针对以往管道失效评估采用的传统可靠性方法缺点,提出管道时变失效概率并预警的模型,力图丰富管道可靠性评估的理论方法,提升海底油气管道的运营安全管理。本文使用文献研究方法,结合定性与定量分析方法,针对腐蚀海底油气管道时变失效风险及预警问题开展研究,取得了如下结论和成果。（1）理论研究方面。基于可靠性理论、时变可靠性理论的学习,分析“首次穿越率”的意义,对比穿越率的不同计算原理和方法,并提出改进计算方法。（2）腐蚀及失效分析方面。梳理了管道腐蚀的原理和类型,借助失效分析,提出了管道腐蚀时变失效模式。根据腐蚀时变失效尺寸和面积数据对腐蚀进行评价,并比较说明了拟合腐蚀速率的不同模型。（3）时变失效概率模型方面。分析不同管道剩余强度计算准则的适用性,根据时变可靠性理论建立了管道剩余强度与运行压力关系的时变失效概率模型。借助案例分析找出了管道时变失效概率的敏感性因素。（4）预警模型的构建方面。结合预警理论知识,参照相关标准规范,建立管道失效概率维度和管道系统安全性评级维度的风险预警等级;对管道系统进行风险预警。鉴于本文时变失效概率模型附加荷载考虑的是管道运行压力,下一步研究可加入复杂因素,建立更符合实际情况的管道时变失效模型。
陈剑慧[6]（2018）在《基于马尔可夫过程的系统可靠度与可用度分析》文中提出可靠性指标是定量评价系统性能优劣的重要依据,系统的主要可靠性指标包括系统的首次故障时间、系统的可用度、给定一段时间内的平均故障次数、系统的平均开工时间和平均停工时间等。然而传统的可靠性指标不能够满足实际应用的需求,因此本文以马尔可夫可修系统为研究对象,根据状态空间聚合的系统模型,构建了一系列新的指标,并对提出的新指标进行了推导。在此基础上,基于马尔可夫系统,建立了二维及高维平衡系统可靠性模型,并推导了相应的可靠性指标计算公式。本论文的创新点主要有以下四个方面:第一,建立了在给定固定时间阈值情况下马尔可夫可修系统新的点可用度和新的区间可用度指标。该指标的建立基于马尔可夫可修系统的理论模型,不仅要求系统在给定的点或区间上工作,而且要求系统在包含给定的点或区间的一个更长的区间内工作。根据马尔可夫可修系统模型,运用离子通道理论和聚合随机过程理论,推导出了该可靠性指标的具体表达式,并将新指标与传统指标做了比较,进而给出了新指标的一些性质。第二,建立了随机阈值下马尔可夫可修系统新的点可用度和新的区间可用度指标。该指标的建立基于马尔可夫可修系统的理论模型,不仅要求系统在给定的点或区间内工作,并且要求系统在包含给定的点或区间的一个长度随机的区间内工作。根据马尔可夫可修系统模型,运用离子通道理论和聚合随机过程理论,推导得到该情形下的可用度指标的解析表达式。第三,构建了马尔可夫环境下二维及N（N≥3）维平衡系统的理论模型,给出了该模型的可靠性指标。二维平衡系统是由两个独立运行的马尔可夫过程构成的,其保持平衡的条件为两个马尔可夫过程的状态差的绝对值不大于给定阈值,并且两个马尔可夫过程的状态值都不能大于给定的阈值。n维平衡系统由n个独立运行的马尔可夫过程构成,其保持平衡的条件为任意两个马尔可夫过程的状态差的绝对值不大于给定阈值;并且n个马尔可夫过程的状态值都不大于给定的阈值。根据离子通道理论和聚合随机过程理论,运用矩阵代数中的Kronecker和、Kronecker积、拉普拉斯算子,推导并得出了平衡系统的可靠性指标解析表达式。第四,建立了一系列马尔可夫环境下新的首达时指标。该指标的建立基于马尔可夫可修系统理论模型。新的首达时指标包括以下情形:（1）不仅要求系统到达给定状态,并且在该状态逗留时间大于给定的阈值;（2）不仅要求系统到达给定状态,并且在该状态逗留时间小于给定的阈值;（3）不仅要求系统到达给定状态且逗留时间小于给定阈值,还要求在前一个状态的逗留时间大于给定阈值;（4）要求系统连续k次在给定的状态逗留时间大于给定的阈值;（5）要求系统共有k次在给定状态的逗留时间大于阈值。利用离子通道理论、聚合随机过程理论和拉普拉斯算子得出了新指标的解析表达式。本文对于可靠性指标的研究有重要的理论和实际意义。不仅构建了新的平衡系统模型,还给出了新的聚合随机过程,相关模型可以促进离子通道理论和聚合随机过程在可靠性中的应用。通过本文构建的一系列新指标,不仅可以丰富可靠性指标的内容,还拓展了可靠性的研究范围,为马尔可夫可修系统的维修、优化、设计、评估等提供了理论依据。
贾长安[7]（2018）在《基于随机变量相关和失效模式相关的结构可靠性算法研究》文中指出在机械结构可靠性分析中,存在两种相关性问题:一是零件单失效模式下随机变量间的相关性问题,二是机械结构系统失效模式间的相关性问题。然而,现有可靠度计算方法多是建立在假设随机变量间及各失效模式间相互独立的基础上,忽略了相关性问题的计算方法可能对可靠性分析结果产生较大影响。故对于考虑不同形式相关性问题下的结构可靠性分析还有待进一步研究。本文对单失效模式下考虑随机变量之间相关的可靠性问题及多失效模式下考虑失效模式之间相关的可靠性问题,开展了一系列研究,其主要工作如下:（1）给出了结构可靠性研究的背景及现状,提出了本文工作的重要性和必要性及要解决的问题。介绍了可靠性理论的基本概念,常用的可靠度计算及相关性处理方法,为后续研究奠定了理论基础。（2）单失效模式下,对具有显式极限状态函数的结构,考虑随机变量间的相关性,提出了基于Nataf变换的映射变换法。该方法首先通过映射变换将非正态分布变量转换为正态分布变量,之后引入Nataf变换描述随机变量间的相关性并通过一次二阶矩法计算结构可靠度。此外当结构极限状态函数具有强非线性时,本文提出了考虑随机变量相关性的Laplace渐近方法。该方法引入了非线性功能函数的二阶偏导数,提高了可靠度的计算精度。对具有隐式极限状态函数的结构,本文提出了基于连续插值取样的改进加权响应面法和基于Nataf变换的随机响应面法。前者首先由连续插值取样法获取新的取样点,之后对取样点赋予不同的权重并由最小二乘法拟合得到响应面函数,最后考虑随机变量间的相关性对该函数应用基于Nataf变换的映射变换法来求取可靠度;后者用高阶Hermite多项式对响应面进行拟合,并在配点阶段考虑随机变量间的相关性,基于Nataf变换在独立标准正态空间中选取样本点,之后应用蒙特卡洛模拟法计算拟合响应面函数的可靠度。此外考虑结构所受随机载荷的动态性,本文推导了结构动力可靠度功能函数,并由随机响应面法拟合了该功能函数,将随机响应面法拓展到了动力可靠度领域。两种改进响应面方法为解决随机变量间具有相关性的隐式结构可靠性分析提供了新思路。（3）对多失效模式下失效模式相关的系统可靠性进行了分析。应用混合Copula函数建立了多失效模式下考虑失效模式相关的系统可靠性分析模型。首先针对常见Copula函数在描述失效模式相关性时的局限性,本文通过线性加权方式将常用的Copula函数组合成一个更为灵活的混合Copula函数。之后构造混合Copula函数的惩罚似然函数,由EM算法对该惩罚似然函数进行参数估计得到混合Copula函数的数学表达式,继而进行系统可靠性分析。此外考虑结构各参数的模糊性及载荷的时变性,同时考虑各失效模式的相关性提出了考虑部件失效相关性的系统时变模糊可靠性计算方法。
李颜[8]（2017）在《动态环境下离散时间的系统可靠性建模与评估》文中研究表明可靠性作为产品的一个重要质量属性,不仅被国际军事强国列为国防重大工程的考核指标,而且也成为各国民生所必须考虑的因素。其中,系统的可靠性建模与评估理论及方法不仅是可靠性理论和工程的基础,而且也是可靠性工作的前提。然而,实际工程应用中的多变环境、任务和准则,给静态情形下的可靠性理论尤其是可靠性建模与评估提出了新的重大挑战。因此,本论文主要开展动态环境下系统的可靠性建模与评估工作,以离散时间、离散状态的系统为研究对象,考虑了周期环境、随机环境、多任务、多失效准则、多状态等因素对系统可靠性建模的影响,针对不同的动态情形,建立了相应的新的可靠性模型,提出了一些新的可靠性指标,推导了各种可靠性指标的计算公式,计算了某些逗留时间的分布,给出了系统可靠性的评估新方法。本论文的主要研究工作包括以下几方面内容:首先,以离散状态的不可修系统为研究对象,考虑了环境周期变化、部件具有“开”“关”两类失效模式的情形,利用马尔可夫链理论、Z变换等方法,建立了周期运行环境下离散时间的马尔可夫系统的可靠性模型。其次,推导出可靠度函数、平均寿命、失效率函数等一些可靠性指标的计算公式。再次,求得了完美运行逗留时间和两类不完美运行逗留时间的概率分布函数。最后,详细讨论了三个不同物理结构的阀门系统的建模过程,分别给出了环境逗留时间在两种情况下的数值算例。第二,以离散状态的不可修系统为研究对象,考虑了环境周期变化、部件或系统具有多种失效模式的情形,利用聚合随机过程理论、半马尔可夫链理论、Z变换等方法,建立了周期运行环境下离散时间的半马尔可夫系统的可靠性模型。其次,推导了可靠度函数、平均寿命、失效率函数等一些可靠性指标的计算公式。再次,求得了完美运行逗留时间和第一类不完美运行逗留时间的概率分布函数。最后,分别以环境逗留逗留时间服从负二项分布和几何分布为特例,详细给出了计算过程以及数值算例。第三,以离散状态的可修系统为研究对象,考虑了环境随机变化、部件或系统多状态的情形,利用聚合随机过程理论、马尔可夫链理论、Z变换等方法,建立了随机环境下离散时间的马尔可夫可修系统的可靠性模型。其次,推导了系统可靠度、非致命环境下系统的可靠度、点可用度、区间可用度、多点可用度以及多区间可用度等指标的计算公式。再次,求得了一些人们所感兴趣的逗留时间的概率分布函数。如:极好运行逗留时间、在指定环境下的运行逗留时间、基于时间阈值的逗留时间等。最后,以n中取k模型为例,给出了环境切换为马尔可夫链情形下的数值算例。最后,开展了工程应用案例研究。以某船舶电站系统为例,研究了其在正常行驶、停泊、进出港三种工况模式随机切换下系统的可靠性建模问题。不同的工况,系统的结构不同,可靠性准则不同,因此某些状态的聚类不同。推导出一系列适用于描述船舶电站系统的可靠性指标,如系统可靠度、非致命工况下系统的可靠度、系统的点可用度、系统在不同工况不同时间点的可用度等指标,计算了某些逗留时间的概率分布。这一案例研究为指导提高船舶业可靠度和经济效益提供了理论支持。本论文所研究的动态环境下离散时间的系统可靠性建模与评估方法,具有重要的理论和实践意义。本研究更符合实际要求和需求。新的模型、建模方法和计算方法,丰富了可靠性理论体系及内涵,拓展了其应用范畴,为进一步的维修与决策等提供了有效的方法支撑,为管理科学与工程领域的其他分支的应用提供了参考。
沈静远[9]（2017）在《动态环境下退化可修系统的可靠性建模与分析》文中研究说明随着系统复杂性的增加,系统功能要求的变化、运行环境的变化、任务的变化等不确定性因素给静态情形下的系统可靠性建模提出了严峻的挑战。另一方面,动态环境下退化系统的普遍性、广泛性与现实性及其可靠性分析的重要性与必要性,使得动态环境下退化系统的可靠性研究,特别是系统可靠性建模的研究具有重要的理论与现实意义。本文从实际问题出发,聚焦于几类典型的动态环境下的退化可修系统,采用机制转换模型和随机过程理论建立了相应的退化模型和维修性模型,对系统的可靠性进行了分析和研究,并为寻找最优的维修策略提供了方法。本论文的研究工作主要有以下几个方面:第一,构建了周期环境下单部件退化可修系统的可靠性模型,推导了系统首次故障时间的分布函数并将结论进一步扩展到马氏环境下状态是连续的退化可修系统上。构建了系统在连续检测条件下的维修性模型,并针对环境变化与系统状态相关和独立两种不同的情形,给出了系统瞬时可用度的计算公式。第二,构建了马氏环境下离散多状态退化可修系统的可靠性模型,推导了系统首次故障时间的分布函数,提出了系统故障时间的数值模拟算法,通过与理论推导结果的比较验证了所得公式的正确性。建立了连续检测和周期检测条件下的维修性模型,给出了系统在这两种条件下瞬时可用度和极限平均可用度的计算公式。在建模和分析的过程中,根据聚合随机理论对具有相同退化率的系统状态进行了聚合,降低了计算的复杂程度。第三,构建了不同冲击环境下退化相依的多部件系统的可靠性模型,引入了相依矩阵描述部件间的相依关系,定义了随机冲击对部件的三类影响,即直接影响、间接影响和无影响,推导了具有相依部件的串联系统和并联系统可靠度的递归公式,并给出了每个递归公式终止点的搜索算法。为了验证推导结果的正确性并提高计算效率,给出了并联系统失效时间的数值模拟算法。第四,构建了动态环境下退化可修系统在不完全维修存在的情形下的维修性模型,推导了一系列用于描述系统性能的可靠性指标,包括系统经历一个不完全维修周期和一个更新周期所需时间的分布函数、系统在连续检测条件下的瞬时可用度和极限平均可用度等。构建了以平均工作时间和可用度为约束的维修策略优化问题,证明了最优解的存在性并给出了最优解的搜索算法。第五,开展了工程应用案例研究。以某提供挖掘机租赁和维修服务的公司为例,用动态环境下退化可修系统的可靠性建模方法对不同工作环境下的挖掘机斗齿系统的磨损退化过程进行建模,得到了一系列用于描述斗齿性能的可靠性指标。另外,从管理者的角度出发,在保证平均工作时间和可用度的条件下提出了维修策略优化问题,并根据相关的算法得到了优化问题的最优解,实现了长期单位时间平均维修成本的最小化。本研究具有重要的理论与实践意义。相关结论可用于解决周期环境下和马氏环境下单部件退化可修系统以及不同冲击环境下退化相依多部件系统等相关复杂系统的可靠性和维修性的建模难题,完善了动态环境下系统退化过程模型体系,为可靠性分析、维修策略优化和管理者进行决策提供了方法和依据,具有较强的工程应用价值和广阔的推广前景。
韩欣蕊[10]（2017）在《带有贮备部件的多部件串联系统可靠性分析与优化研究》文中研究表明带有贮备部件的串联系统是可靠性研究中非常重要的一类系统,也是工程上常见的一类系统,其中贮备部件的优化是一类备受关注的问题。如何合理地选择备件并将之贮备在系统中将对系统的可靠性具有较大影响。在一般的可靠性讨论中,通常假设系统中部件之间是相互独立的。然而,根据实践分析可知,系统在工作时其工作部件之间具有一定的相依性。基于适当的Copula函数,根据部件的边缘分布得到联合分布,进而得出整个系统的可靠性指标具有实际意义。对于可修系统,既通过马尔可夫过程,又利用马尔可夫更新过程和补充变量法等工具进行可靠性分析,具有系统性。首先,本文对于带有贮备部件的三部件串联系统的备件优化问题做出了详细讨论。分别从贮备部件与工作部件同型和不同型的两种情形讨论了系统贮备部件基于可靠度的优化问题。在两种情形下又分别对带有冷贮备和温贮备的系统进行了分析,得出相应的可靠度表达式,并通过MATLAB作图得出最优化结果。其次,对上述优化结果中特定的带有两个冷贮备的三部件串联系统,在系统中部件相互独立时和部件相依时的情形下分别进行可靠性分析。部件相依时又引入了FGM Copula,AMH Copula和Clayton Copula三种不同的连接函数进行对比研究。最后,本文针对带有两个冷贮备的三部件串联系统,研究了基于马尔可夫过程和几何过程的可靠性。对于马尔可夫型系统,通过一定的假设,分析得到系统所有的状态,运用马可夫过程理论进行分析求解。对于几何过程的退化系统,在假定系统中工作部件具有优先维修权,特定部件维修时间服从几何过程等条件下,运用补充变量法研究系统的可靠性。
二、具有关闭准则的两部件串联系统的可靠性分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、具有关闭准则的两部件串联系统的可靠性分析（论文提纲范文）
（1）融合多源不确定性及复杂失效特征的系统可靠性综合评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 系统可靠性分析与评估方法研究现状 |
| 1.2.1 基于马尔可夫方法的系统可靠性分析方法研究现状 |
| 1.2.2 基于贝叶斯网络的系统可靠性分析方法研究现状 |
| 1.3 不确定性及相关失效下系统可靠性分析的研究现状与发展趋势 |
| 1.3.1 考虑不确定性的系统可靠性分析方法研究现状与发展趋势 |
| 1.3.2 考虑相关失效的系统可靠性分析方法研究现状与发展趋势 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 本文组织结构 |
| 第二章 随机-参数不确定性及共因失效下的系统可靠性评估 |
| 2.1 随机-参数不确定性下的系统可靠性分析 |
| 2.1.1 区间贝叶斯网络基础 |
| 2.1.2 随机-参数不确定性在区间贝叶斯网络中的传播 |
| 2.2 随机-参数不确定性及共因失效下的系统可靠性分析 |
| 2.2.1 基于区间贝叶斯网络的共因失效系统可靠性建模与研究 |
| 2.2.2 基于连续时间马尔可夫链的共因失效系统可靠性分析 |
| 2.3 实例分析:某八旋翼无人机 |
| 2.3.1 某八旋翼无人机系统可靠性建模 |
| 2.3.2 随机-参数不确定性及共因失效下的无人机可靠性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 随机-参数不确定性及确定从属失效下的系统可靠性评估 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于连续时间马氏链的确定从属失效系统可靠性分析方法研究 |
| 3.2.1 Copula函数的特性分析及选取 |
| 3.2.2 连续时间马尔可夫链模型分析 |
| 3.2.3 基于copula函数的非时齐马氏链建模 |
| 3.2.4 算例分析 |
| 3.3 基于copula函数的多部件从属失效系统可靠性分析方法研究 |
| 3.3.1 多部件间的确定从属失效建模与分析方法研究 |
| 3.3.2 实例研究:某型装甲车辆悬挂系统 |
| 3.4 基于马尔可夫链的随机-参数不确定性及确定从属失效分析 |
| 3.5 本章小节 |
| 第四章 多源不确定性下的信息统一量化研究及系统可靠性评估 |
| 4.1 多源不确定性的量化与统一方法研究 |
| 4.1.1 概率盒的特点及分类 |
| 4.1.2 基于概率盒的多源不确定性量化及统一 |
| 4.2 多源不确定性在可靠性模型中的传播机制研究 |
| 4.2.1 基于变异系数法的部件寿命分布参数估计 |
| 4.2.2 概率盒在贝叶斯网络中的传播机制研究 |
| 4.2.3 算例分析 |
| 4.3 实例研究:某火灾探测器 |
| 4.3.1 某火灾探测器系统功能概述 |
| 4.3.2 火灾探测器系统可靠性建模及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 多源不确定性及从属失效下的系统可靠性综合评估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多源不确定性及确定从属失效下的系统可靠性综合评估 |
| 5.2.1 基于概率盒贝叶斯网络的多源不确定性及确定从属失效分析 |
| 5.2.2 实例分析:某活塞式压缩机压缩系统 |
| 5.3 多源不确定性及非确定从属失效下的系统可靠性综合评估 |
| 5.3.1 基于仿射算法的非确定相关性建模研究 |
| 5.3.2 基于概率盒贝叶斯网络的非确定从属失效系统可靠性分析 |
| 5.3.3 实例分析1:某双动力刀架 |
| 5.3.4 实例分析2:某复杂机电系统 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（2）面向自主船舶的危险分析方法研究（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究的必要性及意义 |
| 1.3 国内外相关研究现状及进展 |
| 1.3.1 自主船舶的安全性研究 |
| 1.3.2 危险分析方法的发展与演变 |
| 1.3.3 系统理论过程分析的应用 |
| 1.4 自主船舶安全性研究中存在的问题及解决思路 |
| 1.5 主要研究内容与结构框架 |
| 1.5.1 主要研究内容 |
| 1.5.2 结构框架 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 自主船舶的定义及其自主水平的界定 |
| 2.1 自主船舶的历史沿革 |
| 2.2 自主船舶的发展历程 |
| 2.3 自主船舶的定义与自主化演变 |
| 2.3.1 自主船舶的定义 |
| 2.3.2 船舶自主化的演变 |
| 2.4 自主水平分级标准 |
| 2.4.1 LR自主水平分级标准 |
| 2.4.2 NFAS自主水平分级标准 |
| 2.4.3 DMA自主水平分级标准 |
| 2.4.4 MASRWG自主水平分级标准 |
| 2.4.5 BV自主水平分级标准 |
| 2.4.6 IMO自主水平分级标准 |
| 2.5 自主水平分级标准的划分依据 |
| 2.6 基于航海实践的自主水平分级方法 |
| 2.7 实例分析 |
| 2.7.1 “Folgefonn”号渡轮自主水平分级 |
| 2.7.2 “Falco”号渡轮自主水平分级 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 面向自主船舶的危险分析方法适用性评估 |
| 3.1 危险分析方法的选取与概述 |
| 3.1.1 基于事件链的危险分析方法 |
| 3.1.2 基于能量转移的危险分析方法 |
| 3.1.3 基于状态迁移的危险分析方法 |
| 3.1.4 基于系统理论的危险分析方法 |
| 3.1.5 其他危险分析方法 |
| 3.2 基于系统工程的适用性评估方法 |
| 3.2.1 文献综述的数据准备 |
| 3.2.2 危险分析方法的筛选 |
| 3.2.3 评估程序的确定 |
| 3.2.4 评估准则的生成 |
| 3.3 适用性评估过程 |
| 3.3.1 聚类分析 |
| 3.3.2 适用性评估结果 |
| 3.4 适用性评估结果分析 |
| 3.4.1 存在局限性的危险分析方法 |
| 3.4.2 STPA的适用性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 面向自主船舶的危险分析与安全性建模 |
| 4.1 自主船舶的系统安全描述 |
| 4.1.1 自主船舶的运行特点 |
| 4.1.2 自主船舶面临的系统风险 |
| 4.2 危险分析的基本原理 |
| 4.2.1 危险及其相关术语的定义 |
| 4.2.2 危险的转化 |
| 4.2.3 危险分析过程 |
| 4.3 基于STPA的安全性协同分析方法 |
| 4.3.1 STPA及其扩展方法的局限性 |
| 4.3.2 STPA-SynSS的提出 |
| 4.4 考虑退化组件的自主船舶安全性建模 |
| 4.5 实例分析 |
| 4.5.1 基于STPA-SynSS的远程控制船舶危险分析 |
| 4.5.2 考虑退化组件的远程控制船舶安全性建模 |
| 4.6 STPA-SynSS与STPA危险分析结果的对比分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 面向自主船舶的形式化建模与危险分析结果验证 |
| 5.1 形式化方法概述 |
| 5.2 基于时间自动机的模型检测方法 |
| 5.2.1 模型检测的基本原理 |
| 5.2.2 时间自动机理论 |
| 5.2.3 时间自动机网络 |
| 5.2.4 模型检测工具UPPAAL概述 |
| 5.3 基于时间自动机的STPA-SynSS扩展流程 |
| 5.4 远程控制船舶时间自动机网络模型的构建 |
| 5.5 STPA-SynSS危险分析结果的验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（3）几类多状态复杂系统的可靠性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及评述 |
| 1.2.1 产能共享系统的可靠性建模及分析方法 |
| 1.2.2 阶段任务系统的可靠性建模及分析方法 |
| 1.2.3 传播失效系统的可靠性建模及分析方法 |
| 1.2.4 研究评述 |
| 1.3 多状态系统的可靠性评估方法 |
| 1.4 论文研究内容与研究方法 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 1.5 论文结构 |
| 第二章 基于k/n(G) 子系统和Common bus产能共享下的多状态系统可靠性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模型描述 |
| 2.3 模型分析 |
| 2.4 基于通用生成函数法分析系统可靠性 |
| 2.4.1 基于二变量通用生成函数法评估系统可靠度 |
| 2.4.2 基于简化二变量通用生成函数法评估系统可靠度 |
| 2.5 算例分析 |
| 2.5.1 数值例子与分析 |
| 2.5.2 案例分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于k/n(G) 子系统和产能共享机制下的多状态串联系统可靠性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型描述 |
| 3.3 模型分析 |
| 3.4 基于通用生成函数法分析系统可靠度 |
| 3.5 算例分析 |
| 3.5.1 数值例子与分析 |
| 3.5.2 案例分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于产能共享机制下的k/(n + 1)(G) 星型多状态系统可靠性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型描述 |
| 4.3 基于通用生成函数法分析系统可靠性 |
| 4.3.1 子系统的通用生成函数 |
| 4.3.2 基于通用生成函数法评估星型结构系统的可靠度 |
| 4.3.3 特殊情形下的星型结构系统可靠度评估 |
| 4.4 算例分析 |
| 4.4.1 数值例子与分析 |
| 4.4.2 案例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 考虑Poisson冲击的多阶段任务系统可靠性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型假设和分析 |
| 5.3 PMS可靠性模型 |
| 5.3.1 PMS可靠性模型的示例分析 |
| 5.3.2 子系统模型单阶段的任务成功概率 |
| 5.4 具有随机冲击效应的PMS可靠性模型 |
| 5.5 PMS可靠性评估 |
| 5.5.1 静态模块可靠性评估 |
| 5.5.2 具有冲击效应的动态模块可靠性评估 |
| 5.5.3 系统可靠性评估 |
| 5.6 算例分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 5.8 引理及定理的证明 |
| 5.8.1 引理 5.4.2 的证明 |
| 5.8.2 定理 5.4.1 的证明 |
| 第六章 考虑概率传播失效和隔离效应的网络系统可靠性分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模型描述 |
| 6.3 基于BDD的组合分析方法 |
| 6.4 算例分析 |
| 6.4.1 广域网络系统描述 |
| 6.4.2 广域网络系统可靠性分析 |
| 6.4.3 计算结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 博士期间撰写和发表的论文 |
| 附录二 博士期间参加的科研项目、学术会议 |
| 附录三 致谢 |
（4）基于关联性和参数退化模型的加工中心可靠性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 DEMATEL方法研究现状 |
| 1.3.2 故障关联分析研究现状 |
| 1.3.3 可靠性影响度研究现状 |
| 1.3.4 可靠性退化研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 本文体系结构 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 基于现场试验的加工中心可靠性建模 |
| 2.1 可靠性现场试验及数据收集 |
| 2.1.1 可靠性试验方案及要求 |
| 2.1.2 可靠性数据收集 |
| 2.2 加工中心子系统划分 |
| 2.2.1 加工中心工作原理 |
| 2.2.2 加工中心子系统划分 |
| 2.2.3 加工中心结构功能映射 |
| 2.3 加工中心整机可靠性建模 |
| 2.3.1 常用可靠性特征量 |
| 2.3.2 分布模型初选 |
| 2.3.3 威布尔分布模型参数估计 |
| 2.3.4 线性相关性检验 |
| 2.3.5 分布模型假设检验 |
| 2.4 加工中心子系统可靠性建模 |
| 2.4.1 子系统故障分布函数 |
| 2.4.2 子系统可靠度函数 |
| 2.4.3 子系统故障概率密度函数 |
| 2.4.4 子系统故障率函数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 改进的故障危害度分析与故障关联性分析 |
| 3.1 加工中心FMEA分析 |
| 3.1.1 故障部位分析 |
| 3.1.2 故障模式分析 |
| 3.1.3 故障原因分析 |
| 3.2 基于改进的危害度分析 |
| 3.2.1 危害度分析 |
| 3.2.2 基于群体决策的?值确定 |
| 3.2.3 故障模式改进危害度的计算 |
| 3.3 基于DEMATEL的加工中心关联故障分析 |
| 3.3.1 基于DEMATEL方法的故障相关性分析 |
| 3.3.2 结合ISM的加工中心故障层次性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 加工中心可靠性影响度分析 |
| 4.1 子系统可靠性静态影响度 |
| 4.2 可靠性动态影响度分析 |
| 4.2.1 Birnbaum概率影响度 |
| 4.2.2 子系统关键影响度 |
| 4.3 基于数据包络分析的子系统影响度排序 |
| 4.3.1 数据包络法 |
| 4.3.2 改进的C~2R模型 |
| 4.3.3 影响度综合排序分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 子系统关联退化分析 |
| 5.1 系统的退化模型 |
| 5.1.1 单元的退化模型 |
| 5.1.2 串联系统的退化模型 |
| 5.2 Copula函数介绍 |
| 5.2.1 Copula函数的定义 |
| 5.2.2 常用Copula函数 |
| 5.3 常应力下串联退化模型可靠性对比分析 |
| 5.4 基于MC的数值仿真分析 |
| 5.4.1 参数估计 |
| 5.4.2 模型对比分析 |
| 5.5 实例分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）基于时变可靠性的腐蚀海底油气管道失效风险及预警研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 研究综述 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 本文研究技术路线 |
| 1.5 论文(或研究)的创新 |
| 2 时变可靠性相关理论 |
| 2.1 可靠性理论 |
| 2.1.1 可靠性方程 |
| 2.1.2 时变可靠性 |
| 2.2 时变可靠性计算方法 |
| 2.2.1 穿越率分析方法 |
| 2.2.2 PHI2 方法 |
| 2.2.3 改进非概率iPHI方法 |
| 2.2.4 改进莱斯公式法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 海底油气腐蚀管道时变失效分析 |
| 3.1 腐蚀概述 |
| 3.2 腐蚀基本类型与原理 |
| 3.3 腐蚀时变失效分析 |
| 3.3.1 失效 |
| 3.3.2 失效模式 |
| 3.3.3 时变失效分析 |
| 3.3.4 管道串联结构可靠性框图法时变失效分析 |
| 3.4 管道腐蚀时变失效评价 |
| 3.4.1 腐蚀时变失效尺寸确定 |
| 3.4.2 腐蚀区域时变失效面积的计算 |
| 3.4.3 时变失效腐蚀速率曲线 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 海底油气管道腐蚀时变失效概率模型 |
| 4.1 海底油气管道剩余强度评估 |
| 4.1.1 评估标准分析 |
| 4.1.2 剩余强度评估标准比较研究 |
| 4.1.3 管道剩余强度评估方法推荐 |
| 4.2 油气管道时变失效概率模型 |
| 4.2.1 管道时变极限状态方程 |
| 4.2.2 海底油气管道剩余强度的随机过程 |
| 4.3 时变失效概率 |
| 4.3.1 首次穿越的失效概率 |
| 4.3.2 串联油气管道系统时变失效概率 |
| 4.4 案例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 管道失效风险预警模型 |
| 5.1 风险预警概述 |
| 5.1.1 预警的科学内涵 |
| 5.1.2 预警基本程序 |
| 5.2 预警运行模式 |
| 5.3 腐蚀时变失效概率预警 |
| 5.3.1 腐蚀时变失效概率预警等级 |
| 5.3.2 腐蚀时变失效概率预警实例 |
| 5.4 管道系统安全性评价预警 |
| 5.4.1 DHGF模型安全性评价 |
| 5.4.2 DHGF模型安全性预警实例 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在校期间所发表的论文 |
（6）基于马尔可夫过程的系统可靠度与可用度分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景、研究目的和意义 |
| 1.2 主要研究内容 |
| 1.3 主要创新点 |
| 1.4 论文结构 |
| 第二章 国内外研究现状及相关概念理论 |
| 2.1 现代可靠性工程的形成与发展 |
| 2.2 可靠性指标—衡量标准 |
| 2.3 马尔可夫可修系统 |
| 2.4 基础理论 |
| 2.4.1 连续时间马尔可夫链 |
| 2.4.2 离子通道建模理论 |
| 2.4.3 拉普拉斯变换 |
| 2.4.4 Kronecker积与Kronecker和 |
| 第三章 马尔可夫可修系统新的可靠性指标 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型的假设定义 |
| 3.2.1 新的点可用度 |
| 3.2.2 新的区间可用度 |
| 3.3 可靠性新指标 |
| 3.3.1 包含时间点x区间长为τ的可用度 |
| 3.3.2 包含时间区间[a,b]长度为τ的可用度 |
| 3.3.3 N次工作时间超过阈值的任务可靠度 |
| 3.3.4 连续N次工作时间超过阈值的任务可靠度 |
| 3.4 随机阈值下的新的点可用度和区间可用度 |
| 3.5 随机阈值下新的区间可用度计算公式 |
| 3.6 两种新的区间可用度的性质 |
| 3.7 数值算例 |
| 本章小结 |
| 第四章 马尔可夫环境下的平衡系统可靠性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 平衡系统的假设与建模 |
| 4.2.1 平衡系统的假设 |
| 4.2.2 平衡系统可靠性建模 |
| 4.3 高维情形下的平衡系统 |
| 4.3.1 高维情形模型1的定义 |
| 4.3.2 高维情形模型2的定义 |
| 4.4 平衡系统可靠度与寿命的矩 |
| 4.5 高维情形的系统可靠性分析 |
| 4.5.1 高维情形平衡系统可靠性模型 |
| 4.5.2 高维情形平衡系统可靠性分析 |
| 4.6 数值算例 |
| 本章小结 |
| 第五章 马尔可夫聚合随机过程新的首达时指标 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 聚合随机过程假设与建模 |
| 5.3 新的首达时指标 |
| 5.4 数值算例 |
| 本章小结 |
| 第六章 工程案例应用——码头泊位的可用度 |
| 6.1 工程案例介绍及泊位可用度模型的建立 |
| 6.1.1 工程案例介绍 |
| 6.1.2 泊位可用度模型的建立 |
| 6.1.3 泊位可用度指标的提出 |
| 6.2 各种指标之间的比较 |
| 6.2.1 传统的点可用度和区间可用度 |
| 6.2.2 相同阈值的泊位点可用度与泊位区间可用度 |
| 6.2.3 相同阈值不同区间可用度 |
| 6.2.4 泊位点可用度与传统区间可用度 |
| 6.2.5 相同阈值和不同阈值的泊位区间可用度 |
| 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 参与科研项目 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）基于随机变量相关和失效模式相关的结构可靠性算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第二章 结构可靠性的基本概念 |
| 2.1 结构的功能函数与极限状态方程 |
| 2.2 结构可靠度与可靠性指标 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 结构可靠性分析和相关性处理的基本方法 |
| 3.1 可靠性分析方法 |
| 3.1.1 一次二阶矩法 |
| 3.1.2 映射变换法 |
| 3.1.3 蒙特卡罗法 |
| 3.1.4 经典响应面法 |
| 3.2 相关性处理方法 |
| 3.2.1 正交变换 |
| 3.2.2 Copula理论 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 单失效模式下考虑变量相关性的可靠性分析 |
| 4.1 基于Nataf变换的映射变换法 |
| 4.1.1 Nataf变换 |
| 4.1.2 基于Nataf变换的映射变换法 |
| 4.1.3 算例 |
| 4.2 考虑变量间相关性的Laplace渐近方法 |
| 4.2.1 算例 |
| 4.3 基于连续插值取样的改进加权响应面法 |
| 4.3.1 连续插值取样 |
| 4.3.2 构造加权系数 |
| 4.3.3 基于连续插值取样的改进加权响应面法 |
| 4.3.4 算例 |
| 4.4 基于Nataf变换的随机响应面法 |
| 4.4.1 随机响应面法原理 |
| 4.4.2 基于随机响应面法的结构可靠度分析 |
| 4.4.3 算例 |
| 4.5 本章小节 |
| 第五章 多失效模式下考虑失效模式相关性的可靠性分析 |
| 5.1 混合Copula函数 |
| 5.2 失效模式相关的系统可靠性分析 |
| 5.3 混合Copula函数模型参数估计 |
| 5.3.1 惩罚似然函数 |
| 5.3.2 EM算法估计参数 |
| 5.4 算例 |
| 5.5 考虑部件失效相关的系统时变模糊可靠性分析 |
| 5.5.1 零件时变可靠性模型 |
| 5.5.2 模糊变量和随机变量之间的转换 |
| 5.5.3 部件相依系统模糊时变可靠性模型 |
| 5.5.4 算例 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）动态环境下离散时间的系统可靠性建模与评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景、研究目的与意义 |
| 1.2 研究内容及论文结构安排 |
| 1.3 论文主要创新点 |
| 第2章 国内外研究现状及理论基础 |
| 2.1 可靠性工程和理论的相关研究 |
| 2.1.1 可靠性工程和理论概述 |
| 2.1.2 可靠性工程和理论的发展历程 |
| 2.1.3 可靠性工程和理论的研究现状与发展趋势 |
| 2.2 系统可靠性建模的相关研究 |
| 2.2.1 一般可靠性建模方法与评估 |
| 2.2.2 动态环境可靠性的建模理论与方法 |
| 2.2.3 离散时间可靠性的建模理论与方法 |
| 2.3 相关理论基础 |
| 2.3.1 马尔可夫链及半马尔可夫链 |
| 2.3.2 聚合随机过程 |
| 2.3.3 常用运算介绍 |
| 第3章 周期环境下具有两类失效部件的系统可靠性建模与评估 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统可靠性建模 |
| 3.3 系统可靠性评估及计算方法 |
| 3.3.1 系统可靠度 |
| 3.3.2 失效率函数 |
| 3.3.3 系统平均寿命 |
| 3.3.4 三类特殊阀门系统 |
| 3.3.5 特殊情况——环境逗留时间为固定常数 |
| 3.4 逗留时间的概率评估 |
| 3.4.1 完美运行逗留时间的分布 |
| 3.4.2 第一类不完美运行逗留时间的分布 |
| 3.4.3 第二类不完美运行逗留时间的分布 |
| 3.5 数值算例 |
| 3.5.1 环境逗留时间为几何分布 |
| 3.5.2 环境逗留时间为常数 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 周期环境下具有多类失效部件的系统可靠性建模与评估 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统可靠性建模 |
| 4.2.1 模型假设 |
| 4.2.2 离散时间半马尔可夫模型的构建 |
| 4.3 基于聚合的可靠性评估与计算方法 |
| 4.3.1 划分和聚合 |
| 4.3.2 系统可靠度 |
| 4.4 逗留时间的概率评估 |
| 4.5 数值算例 |
| 4.5.1 系统可靠度评估 |
| 4.5.2 完美运行逗留时间的分布 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 随机环境下多状态可修系统的可靠性建模与评估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 系统可靠性建模 |
| 5.2.1 模型假设 |
| 5.2.2 模型的构建 |
| 5.3 基于聚合的可靠性评估与计算方法 |
| 5.3.1 划分和聚合 |
| 5.3.2 系统可靠度 |
| 5.3.3 非致命环境下系统的可靠度 |
| 5.3.4 点可用度 |
| 5.3.5 多点可用度 |
| 5.3.6 区间和多区间可用度 |
| 5.4 逗留时间的概率评估 |
| 5.4.1 系统极好运行逗留时间的分布 |
| 5.4.2 在第一个环境中逗留时间的分布 |
| 5.4.3 基于时间阈值的逗留时间的分布 |
| 5.5 数值算例 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 不同工况下船舶电站系统可靠性的建模与评估 |
| 6.1 工程案例介绍 |
| 6.1.1 船舶电站简介 |
| 6.1.2 船舶电站可靠性建模 |
| 6.2 系统可靠性评估 |
| 6.2.1 船舶电站系统可靠度 |
| 6.2.2 船舶电站非致命工况下系统的可靠度 |
| 6.2.3 船舶电站点可用度 |
| 6.2.4 船舶电站系统多点可用度 |
| 6.2.5 船舶电站系统逗留时间的分布 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）动态环境下退化可修系统的可靠性建模与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景、研究目的与意义 |
| 1.2 研究内容与论文结构 |
| 1.3 主要创新点 |
| 第2章 相关概念及国内外研究现状 |
| 2.1 相关概念与方法简述 |
| 2.1.1 退化建模中常用的随机过程 |
| 2.1.2 系统可靠性指标 |
| 2.1.3 Laplace变换和Laplace-Stieltjes变换 |
| 2.2 可靠性与基于退化的可靠性建模 |
| 2.2.1 可靠性的定义与发展历程 |
| 2.2.2 基于退化的可靠性建模方法 |
| 2.2.3 基于三类典型随机过程的退化模型 |
| 2.3 动态环境下退化系统建模与机制转换模型 |
| 2.3.1 基于随机理论的动态环境下退化系统建模方法 |
| 2.3.2 机制转换模型 |
| 2.4 维修建模与相关理论研究 |
| 2.4.1 维修的定义与分类 |
| 2.4.2 基于视情维修的检测维修策略和优化 |
| 第3章 周期环境下单部件退化可修系统可靠性建模与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统描述及模型假设 |
| 3.3 系统可靠性度量 |
| 3.3.1 首次故障时间的分布函数 |
| 3.3.2 模型的扩展与分析 |
| 3.4 连续检测条件下的系统可用度 |
| 3.4.1 情形一:环境变化与系统状态相关 |
| 3.4.2 情形二:环境变化与系统状态独立 |
| 3.5 数值算例 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 马氏环境下多态退化可修系统可靠性建模与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统描述及模型假设 |
| 4.3 系统可靠性度量 |
| 4.3.1 半马尔科夫核 |
| 4.3.2 首次故障时间的分布函数 |
| 4.3.3 模型的适用范围分析 |
| 4.4 不同检测条件下的系统可用度 |
| 4.4.1 连续检测条件下的瞬时可用度 |
| 4.4.2 周期检测条件下的极限平均可用度 |
| 4.5 数值算例 |
| 4.5.1 基本结论的数值算例 |
| 4.5.2 计算和模拟结果对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 不同冲击环境下退化相依的多部件系统可靠性建模与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 系统描述、基本定义及模型假设 |
| 5.2.1 模型的描述与基本定义 |
| 5.2.2 模型的基本假设 |
| 5.3 串联系统可靠性度量 |
| 5.3.1 系统可靠度的递归公式 |
| 5.3.2 递归终止点搜索算法 |
| 5.4 并联系统可靠性度量 |
| 5.4.1 并联系统可靠度的递归公式与终止点搜索算法 |
| 5.4.2 并联系统失效时间的数值模拟算法 |
| 5.5 数值算例 |
| 5.5.1 例一:串联系统可靠度计算 |
| 5.5.2 例二:简单并联系统可靠度两种解法对比 |
| 5.5.3 例三:多部件并联系统可靠度的数值模拟 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 动态环境下退化可修系统的维修建模与优化 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 维修策略描述及模型假设 |
| 6.3 系统可用度度量 |
| 6.3.1 两个时间分布 |
| 6.3.2 系统可用度 |
| 6.4 维修策略优化问题 |
| 6.4.1 含约束的单位时间平均成本最优化问题 |
| 6.4.2 最优解的存在性研究与搜索算法 |
| 6.5 数值算例 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 工程应用案例 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实例问题描述 |
| 7.2.1 不同工况下斗齿磨损机理与影响因素分析 |
| 7.2.2 斗齿的修复与更换 |
| 7.3 系统建模和可靠性分析 |
| 7.4 维修策略与优化分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）带有贮备部件的多部件串联系统可靠性分析与优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 预备知识 |
| 1.3.1 可靠性理论基本概念 |
| 1.3.2 Copula函数相关理论 |
| 1.4 本文的研究结构及内容 |
| 第二章 贮备部件与工作部件同型时部件位置优化分析 |
| 2.1 带有冷贮备的串联系统优化分析 |
| 2.2 带有温贮备的串联系统优化分析 |
| 2.3 数值模拟 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 贮备部件与工作部件不同型时部件位置优化分析 |
| 3.1 带有冷贮备的串联系统优化分析 |
| 3.2 带有温贮备的串联系统优化分析 |
| 3.3 数值模拟 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 带有两个冷贮备的三部件串联不可修系统可靠性分析 |
| 4.1 部件相互独立时系统的可靠性分析 |
| 4.1.1 转换开关完全可靠的情形 |
| 4.1.2 开关寿命 0-1 型的情形 |
| 4.1.3 开关寿命服从指数分布的情形 |
| 4.2 基于Copula函数的系统可靠性分析 |
| 4.3 数值模拟 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 带有两个冷贮备的三部件串联可修系统可靠性分析 |
| 5.1 马尔可夫过程系统可靠性分析 |
| 5.1.1 模型假设 |
| 5.1.2 系统分析与可靠性指标计算 |
| 5.1.3 实例说明 |
| 5.2 几何过程系统可靠性分析 |
| 5.2.1 模型假设 |
| 5.2.2 系统分析与可靠性指标计算 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
四、具有关闭准则的两部件串联系统的可靠性分析（论文参考文献）
- [1]融合多源不确定性及复杂失效特征的系统可靠性综合评估[D]. 宋宇飞. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]面向自主船舶的危险分析方法研究[D]. 周翔宇. 大连海事大学, 2020(04)
- [3]几类多状态复杂系统的可靠性分析[D]. 苏鹏. 东南大学, 2020(02)
- [4]基于关联性和参数退化模型的加工中心可靠性分析[D]. 戚晓艳. 吉林大学, 2020(01)
- [5]基于时变可靠性的腐蚀海底油气管道失效风险及预警研究[D]. 车朝阳. 西安建筑科技大学, 2019(06)
- [6]基于马尔可夫过程的系统可靠度与可用度分析[D]. 陈剑慧. 北京理工大学, 2018(06)
- [7]基于随机变量相关和失效模式相关的结构可靠性算法研究[D]. 贾长安. 西安电子科技大学, 2018(02)
- [8]动态环境下离散时间的系统可靠性建模与评估[D]. 李颜. 北京理工大学, 2017
- [9]动态环境下退化可修系统的可靠性建模与分析[D]. 沈静远. 北京理工大学, 2017(06)
- [10]带有贮备部件的多部件串联系统可靠性分析与优化研究[D]. 韩欣蕊. 南昌大学, 2017(02)