Liyang XIE
Modelowanie dynamiczno-niezawodnościowe systemów z uszkodzeniami o wspólnej przyczynie w warunkach obciążenia losowego
Artykuł przedstawia nową metodę tworzenia modeli dynamiczno-niezawodnościowych systemów, w których niezawodność i stopa ryzyka wyrażane są jako funkcje obciążenia, wytrzymałości i czasu. W pierwszej części artykułu przedstawiono sposób tworzenia modeli niezawodnościowych systemów z uszkodzeniami o wspólnej przyczynie stosując model interferencji pomiędzy obciążeniem a wytrzymałością, oraz wyprowadzono funkcje rozkładu kumulacyjnego oraz gęstości prawdopodobieństwa wytrzymałości dla różnych systemów. Utworzono także modele niezawodnościowe systemów w warunkach cyklicznego obciążenia losowego. Następnie opisano proces obciążania jako proces stochastyczny Poissona oraz wyprowadzono dynamiczne modele niezawodnościowe systemów o nie zmniejszającej się i zmniejszającej się wytrzymałości. Na koniec omówiono związek pomiędzy niezawodnością i czasem oraz stopę ryzyka systemów. Wyniki pokazują, że nawet przy nie zmniejszającej się wytrzymałości, niezawodność systemów zmniejsza się wraz z upływem czasu, podobnie jak ich stopa ryzyka. Gdy spada wytrzymałość, niezawodność systemów zmniejsza się szybciej wraz z upływającym czasem. Proponowane modele można wykorzystywać przy ustalaniu czasu trwania pracy próbnej, czasu niezawodnej pracy oraz harmonogramu eksploatacyjnego. Są one pomocne w zarządzaniu cyklem życia systemów.
Dynamic reliability modeling of systems with common cause failure under random load
This paper presents a new method for developing the dynamic reliability model of systems, in which reliability and hazard rate of systems are expressed as functions of load, strength and time. First, reliability models of systems with common cause failure are developed by applying the load-strength interference model, and the cumulative distribution function and the probability density function of strength for different systems are derived. Reliability models of systems under repeated random load are developed. Then, the loading process is described as a Poisson stochastic process, the dynamic reliability models of systems without strength degeneration and those with strength degeneration are derived. Finally, the relationship between reliability and time, and the hazard rate of systems, are discussed. The results show that even if strength does not degenerate, the reliability of systems decreases over time, and the hazard rate of systems decreases over time, too. When strength degenerates, the reliability of systems decreases over time more rapidly, and the hazard rate curves of systems are bathtub-shaped. The models proposed can be applied to determine the duration of a trial run, the reliable operation life and the maintenance schedule. It is helpful for the life cycle management of systems.
Zasada alokacji niezawodności dla systemu wielkoskalowego
Przy alokacji niezawodności wielkoskalowego seryjnego systemu mechanicznego o dużej liczbie komponentów, niezawodności elementów składowych alokowane zgodnie z modelem niezawodnościowym dla systemów klasycznych są nierealnie wysokie, mimo że docelowa niezawodność wyznaczona dla danego systemu jest niska. Najogólniej rzecz biorąc, tradycyjny model niezawodnościowy systemu nie może poprawnie wyrażać związku pomiędzy niezawodnością systemu a niezawodnościami elementów składowych z powodu zależności statystycznej zachodzącej pomiędzy uszkodzeniami komponentów. Z tej samej przyczyny, nie można po prostu alokować niezawodności systemu na poszczególne elementy składowe zgodnie z tradycyjnym modelem niezawodności systemu. W oparciu o obszerną analizę czynników kontrolujących zależność uszkodzeniową pomiędzy elementami składowymi, artykuł przedstawia nową definicję złożoności systemu/podsystemu oraz złożoności elementów składowych, zwraca uwagę na nierówność z przewagą niepewności obciążenia i przedstawia zasadę alokacji niezawodności systemu opartą na nierówności obciążenia. Zgodnie z tą zasadą, wymóg niezawodności systemu może być z powodzeniem alokowany na poszczególne elementy składowe i ostatecznie wyznaczany na poziomie rozkładu wytrzymałości elementów składowych.
Reliability allocation principle for large scale system
For reliability allocation of a large scale series mechanical system composed of a great number of components, the component reliabilities allocated according to classical system reliability model are unrealistically high, even though the assigned target reliability for the system is quite low. Generally, the traditional system reliability model can not properly express the relationship between system reliability and component reliabilities, owing to the statistical dependence among component failures. For the same reason, system reliability can not be simply allocated to the individual components according to traditional system reliability model. Based on comprehensive analysis to the controlling factors for component failure dependence, the present paper introduces a new definition of system/subsystem complexity and component complexity, highlights load uncertainty dominated asperity and presents load roughness based principle for system reliability allocation. According to such a principle, system reliability requirement can be reasonably allocated to components, and totally determined at the level of component strength distribution.