[发明专利]针对复杂系统故障机理触发的建模与可靠性仿真方法

说明书

本发明提出一种针对故障机理触发的建模与可靠性仿真方法，通过随机过程描述了故障机理被触发的物理过程，提出了退化‑退化型和退化‑过应力型两种触发关系的故障时间模型，并为连续退化过程和离散退化过程提供了不同的模型，从而解决传统可靠性建模方法计算系统可靠度时单纯考虑各部件的可靠度分布，而不考虑故障机理间的相关关系的问题，在此基础上推导出了系统故障时间分布和可靠度分布。本发明为描述和评估复杂系统中的触发效应，解决复杂系统中触发效应对系统可靠性的影响提供了一种新思路，计算出来的可靠性指标更加科学合理。

技术领域

本发明属于产品可靠性建模领域，具体地涉及一种考虑故障机理之间相互触发关系的系统可靠性建模方法，具体地涉及一种针对复杂系统故障机理触发的建模与可靠性仿真方法。

背景技术

随着科学技术的进步，产品呈现出集成化、智能化、复杂化的发展趋势，用户也对产品可靠性提出了更高的要求。在复杂系统的可靠性研究中，故障机理相关性越来越受到重视，因为它会增加系统的联合失效概率，降低系统的可靠性。常见故障机理相关关系包括共因失效(CCF)、故障传播(FP)、功能相关(FDEP)、级联故障等。它们都有一个共同的特性，即需要触发事件来激发新的潜在故障，或引发功能异常，因此，如何描述和评估复杂系统中的触发效应成为系统可靠性建模的重要问题。

触发事件是由人或系统内部事件引起的自然现象或行为，触发事件常常服从一定的分布，如均匀泊松过程(homogenous Poisson process,HPP)、非均匀泊松过程(nonheterogeneous Poisson process,NHPP)等，当触发事件依赖于其他过程时，通常采用双随机泊松过程(DSPP)和简化模型。在CCF中，触发事件可以是外部原因，也可以是内部原因。外部原因包括特大洪水、雷击、地震、环境突变、设计失误、电力干扰、人为失误等。内部原因是系统中一些故障组件的故障传播。故障传播(FP)是共因失效的一种，表示的是一个构件的失效传播引起其他构件失效的现象，可以看出，触发事件是FP效应中一个组件的失效。在同一系统中，当一个组件即称为触发组件的故障导致其他组件即称为从属组件的不可访问或不可工作时，就会发生功能相关(FDEP)。在动态故障树(DFT)中，引入了FDEP门来描述这种相关关系。此外，由于FDEP行为，FP可以在系统中被隔离。

虽然目前针对触发事件已有可观的研究工作，但是因为触发事件和被触发事件之间的物理关系很难建立，对触发事件和被触发事件之间的关系的研究还十分有限，国内外尚没有学者提出考虑故障机理之间具有触发关系的可靠性建模的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种描述和评估复杂系统中的故障机理之间触发关系、解决复杂系统中的故障机理之间触发关系对系统可靠性的影响的可靠性建模方法。

针对上述技术问题，本发明提供了一种针对复杂系统故障机理触发的建模与可靠性仿真方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤一：分析确定系统的故障机理类型和故障机理之间的相关关系，明确故障机理之间的触发关系，包括触发故障机理和被触发故障机理；

步骤二：分析所述触发故障机理与被触发故障机理之间的触发关系类型；

步骤三：建立所述触发故障机理的损伤累积数学模型；

步骤四：建立触发时间数学模型；所述触发时间为当触发故障机理的损伤累积到触发阈值，被触发故障机理发生，此时对应的时间为触发时间；当损伤累积到触发阈值，被触发故障机理发生，此时对应时间为触发时间，触发时间t_rli的数学模型为：

t_r1i＝inf{t|Y(t)≥H_i}_i＝2,...,n；