基于Monte Carlo算法的復(fù)雜機械系統(tǒng)共因失效研究

葉建飛 趙飛豹 張 焱 李 超 王燁君

(西安電子工程研究所 西安 710100)

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共因失效是一種源于機械載荷、振動、溫度、腐蝕等共同因素導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部多個零件發(fā)生同時失效的現(xiàn)象。經(jīng)典可靠度計算方法在計算系統(tǒng)可靠度時作獨立不相關(guān)假設(shè)即假設(shè)各個零件之間失效彼此獨立，而實際上以載荷為代表的共因失效廣泛存在并且會使可靠度計算值出現(xiàn)誤差。從20世紀(jì)70年代至今,國內(nèi)外可靠性研究人員對共因失效進行了大量研究，提出包括全概率模型方法、GO法、MCS-CA法、PMS方法等在內(nèi)的共因失效可靠度建模或仿真方法。其中謝里陽等人針對機械系統(tǒng)共因失效系統(tǒng)可靠度計算問題，在系統(tǒng)層面應(yīng)用應(yīng)力-強度干涉理論，結(jié)合條件概率方法建立串聯(lián)、并聯(lián)系統(tǒng)可靠度全概率計算模型。對于簡單串并聯(lián)系統(tǒng)，該方法性能良好，但是當(dāng)零件數(shù)量較多時存在多重積分計算難度大的問題，此外若系統(tǒng)串并聯(lián)關(guān)系比較復(fù)雜甚至無法利用全概率模型方法建模。元胞自動機是Ulam與Von Neumann在20世紀(jì)50年代提出的一種用于模擬動態(tài)離散系統(tǒng)行為的方法。近年來被廣泛應(yīng)用于如通訊系統(tǒng)、電力傳輸系統(tǒng)、交通運輸系統(tǒng)等復(fù)雜二終端二態(tài)網(wǎng)絡(luò)可靠性評估，具備有效判斷網(wǎng)絡(luò)連通性的優(yōu)勢。本文針對全概率模型方法處理復(fù)雜機械系統(tǒng)可靠度時的缺陷，從Monte Carlo數(shù)值仿真的角度出發(fā)，在對全概率模型方法進行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上將復(fù)雜機械系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為二終端網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合元胞自動機思想構(gòu)建存在共因失效的串聯(lián)、并聯(lián)和復(fù)雜混聯(lián)機械系統(tǒng)可靠度算法，并就共因失效對不同類型機械系統(tǒng)可靠度具體影響展開研究?！?br>