基于Monte Carlo算法的復(fù)雜機(jī)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)

0 引言

共因失效是一種源于機(jī)械載荷、振動(dòng)、溫度、腐蝕等共同因素導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部多個(gè)零件發(fā)生同時(shí)失效的現(xiàn)象。經(jīng)典可靠度計(jì)算方法在計(jì)算系統(tǒng)可靠度時(shí)作獨(dú)立不相關(guān)假設(shè)即假設(shè)各個(gè)零件之間失效彼此獨(dú)立，而實(shí)際上以載荷為代表的共因失效廣泛存在并且會(huì)使可靠度計(jì)算值出現(xiàn)誤差。從20世紀(jì)70年代至今,國(guó)內(nèi)外可靠性研究人員對(duì)共因失效進(jìn)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(duì)機(jī)械系統(tǒng)共因失效系統(tǒng)可靠度計(jì)算問題，在系統(tǒng)層面應(yīng)用應(yīng)力-強(qiáng)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(jì)算模型。對(duì)于簡(jiǎn)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(shí)存在多重積分計(jì)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(dòng)機(jī)是Ulam與Von Neumann在20世紀(jì)50年代提出的一種用于模擬動(dòng)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(yùn)輸系統(tǒng)等復(fù)雜二終端二態(tài)網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)估，具備有效判斷網(wǎng)絡(luò)連通性的優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)全概率模型方法處理復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)可靠度時(shí)的缺陷，從Monte Carlo數(shù)值仿真的角度出發(fā)，在對(duì)全概率模型方法進(jìn)行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上將復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為二終端網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合元胞自動(dòng)機(jī)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(jī)械系統(tǒng)可靠度算法，并就共因失效對(duì)不同類型機(jī)械系統(tǒng)可靠度具體影響展開研究。……