不同载荷影响模式下级联失效系统模型建立及可靠性分析
发布时间：2020-11-16 12:27
级联失效是指网络中一个或少数几个节点或连线的失效会通过节点之间的耦合关系引发其他节点也发生失效,进而产生级联效应,最终导致相当一部分节点甚至整个网络崩溃的现象。随着科技的迅速发展,人类社会中各网络系统间的关联愈发紧密,一个微小的扰动都可能通过系统间的耦合特性迅速传播,扩散到整个网络,甚至导致系统瘫痪,造成难以估量的损害。因此,复杂系统中的级联失效模型引发了越来越多来自各界学者的关注。本文第一章从实际背景出发,阐述了级联失效的定义、原理及可能造成的后果,并对前人的文献进行了总结,对不同系统中的级联失效模型进行了梳理和分析;第二章在改进后的CASCADE模型基础上,对级联失效过程中载荷的分配方式进行了改进,同时将基于二态假设的级联失效系统推广到了多态情形,并建立了三种不同的载荷影响模型,分别考虑了剩余未失效部件的数量、失效部件的影响范围以及失效部件与未失效部件之间的距离因素;第三章针对三种载荷影响模型,分别推导出了级联失效系统中危险故障部件数和安全故障部件数的概率分布,并给出了系统在危险故障模式和安全故障模式下的可靠度公式;第四章给出了一个数值算例,通过具体的数值验证了所建模型的可行性与有效性;第五章对本文进行了最后的总结,并展望后续的研究方向。本文的创新之处在于建立了具有不同载荷影响模式的CASCADE模型,并将级联失效系统的故障状态由二态拓展到了多态,同时细化了级联失效的传播过程,分析比较了不同载荷影响模式、不同故障模式下的系统可靠性,为实际环境中通过调整载荷分配方式来提高系统可靠性提供了有益的参考,研究同时具有理论意义和实际意义。
【学位单位】：中央民族大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：O157.5
【部分图文】：
立即发生的，没有任何时长。但当一个部件的载荷达到阈值时，部件却不会立即??失效，即存在一段时间，使得部件达到失效状态，假设它服从一个参数为Ａ＞０的指数分??布，并且这一系列的失效事件发生在时间点或者说相邻的两次级联失效发生??的时间差为＞：：＝Ａ?－＜＋，，它满足一个密度函数为的指数分布；??６）级联失效传播过程的结束条件为所有部件失效或者未失效部件的载荷不超过１，见??图２－１【１２】；??７）级联失效传播过程停止时的传播阶数为＼＝ｍｉｎ｛／：Ｍ，＋?＝０｝，级联失效停止时间为??Ｔｓ＝Ｘｈ％。??外甜???Ｎ．?ｘｘ?ｘｘ?类件１?：系班尖??Ｘ?Ｘ?Ｘ?Ｘ?Ｘ?Ｘ?Ｊｆｇ??＼?Ｘ?Ｘ?Ｘ?Ｘ??Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?＊?＊?ｘ?ｆ?Ｖ?＊?＊?ｗ??Ｗ?＂?＂??＞?＂?Ｖ?１＂?■？??？］?＂?＂?Ｘ?＊?—??＂＂?Ｉ＂＂?Ｉ?＂＂??Ｘ?Ｘ?］（萬??、Ｕｒ?咖传播过耐??第曙?第笫ｍ??时涵??图２－１改进后标准ＣＡＳＣＡＤＥ模型在两种停止条件下的级联失效传播机制??之后，Ｄｏｎｇ基于改进后的级联失效模型给出了第／阶失效部件数目Ｍ，的概率分布：??Ｐ（Ｍ，?＝?ｗ，）?＝?／?（ｗ，，?ｄ，?ｐ，?／，?ｎ）?（２＿１）??ｎ！?ｄ?ｉ￣ｒ?ｒ?＊?ｉ?ｚ?＾??Ｚ?；?＾—；?ｎ?．—?■，＼＜ｍｌ＜ｎ－ｓ，＾??ｍ，＞〇?（ｎ－ｓ，）＼ｍ０＼?％，?ｍ／．??＝Ｊ，＝０＇＇ｎ－＇?」??１?－?［?／（，％ｃ／，ｐ，／，？），?ｍ，?＝?０．??．?，＝ｉ??以及可靠度计算公式??Ｒ｛ｔ）?＝?Ｐ｛Ｔ＞ｔ）??＾－ｔｈ－ｅ＾±
前？阶已危险失穷？到牛?／＇ｉｆ个与跪险件??Ｍｆ个危险故》（牛??图２－２载荷影响模式丨下第／阶级联失效的危险故障部件分布??７）级联失效事件发生在时间点｛尤，〗＞１｝，即相邻的两次级联失效发生的时间差为??Ｋ：＝?Ｘ，．?－，它满足密度函数为／⑴＝／／ｅ＃?（／／＞?０）的指数分布；??８）每一阶级联失效传播开始时，各部件的载荷相互独立；??９）级联失效传播过程的结束条件为所有部件均处于危险故障状态，或者非危险故障状??态部件的载荷不超过１；??１０）当所有部件发生危险失效时，系统危险失效；当所有部件均发生失效，且至少一个??部件仅发生安全失效时，系统安全失效；??１１）级联失效传播过程停止时的传播阶数为Ａ＾＝ｍｉｎ｛／：Ｍ，＂＝０｝，系统安全失效时的阶??数为＜?＝ｍｉｎ｛ｚ＿：?５；．?＝?ｎ，?０｝，＃（〇表示在区间（〇，〖］内级联失效己传播的阶数。??二、载荷影响模式ＩＩ——危险故障部件产生的附加载荷均匀分配给与其相邻的《个非危??险故障部件??模型ＩＩ的基本假设与模型Ｉ几近相同，唯一不同的是６）中附加载荷的分配方式。??对于模型ＩＩ，假设部件按其初始载荷由高到低的顺序排列，且不考虑部件之间的距离关??系，第／阶有个部件危险失效，产生的附加载荷平均分配给与其相邻的ａ个非危??险故障部件，即只有与危险故障部件相邻的前ａ个部件每个部件需额外承担＆的附加??ａ??载荷，其余个部件无附加载荷，见图２－３。??１２??
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【参考文献】
本文编号：2886229
【学位单位】：中央民族大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：O157.5
【部分图文】：
立即发生的，没有任何时长。但当一个部件的载荷达到阈值时，部件却不会立即??失效，即存在一段时间，使得部件达到失效状态，假设它服从一个参数为Ａ＞０的指数分??布，并且这一系列的失效事件发生在时间点或者说相邻的两次级联失效发生??的时间差为＞：：＝Ａ?－＜＋，，它满足一个密度函数为的指数分布；??６）级联失效传播过程的结束条件为所有部件失效或者未失效部件的载荷不超过１，见??图２－１【１２】；??７）级联失效传播过程停止时的传播阶数为＼＝ｍｉｎ｛／：Ｍ，＋?＝０｝，级联失效停止时间为??Ｔｓ＝Ｘｈ％。??外甜???Ｎ．?ｘｘ?ｘｘ?类件１?：系班尖??Ｘ?Ｘ?Ｘ?Ｘ?Ｘ?Ｘ?Ｊｆｇ??＼?Ｘ?Ｘ?Ｘ?Ｘ??Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?Ｖ?＊?＊?ｘ?ｆ?Ｖ?＊?＊?ｗ??Ｗ?＂?＂??＞?＂?Ｖ?１＂?■？??？］?＂?＂?Ｘ?＊?—??＂＂?Ｉ＂＂?Ｉ?＂＂??Ｘ?Ｘ?］（萬??、Ｕｒ?咖传播过耐??第曙?第笫ｍ??时涵??图２－１改进后标准ＣＡＳＣＡＤＥ模型在两种停止条件下的级联失效传播机制??之后，Ｄｏｎｇ基于改进后的级联失效模型给出了第／阶失效部件数目Ｍ，的概率分布：??Ｐ（Ｍ，?＝?ｗ，）?＝?／?（ｗ，，?ｄ，?ｐ，?／，?ｎ）?（２＿１）??ｎ！?ｄ?ｉ￣ｒ?ｒ?＊?ｉ?ｚ?＾??Ｚ?；?＾—；?ｎ?．—?■，＼＜ｍｌ＜ｎ－ｓ，＾??ｍ，＞〇?（ｎ－ｓ，）＼ｍ０＼?％，?ｍ／．??＝Ｊ，＝０＇＇ｎ－＇?」??１?－?［?／（，％ｃ／，ｐ，／，？），?ｍ，?＝?０．??．?，＝ｉ??以及可靠度计算公式??Ｒ｛ｔ）?＝?Ｐ｛Ｔ＞ｔ）??＾－ｔｈ－ｅ＾±
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前＃阶已危险＾［的部件?个非危险故障部件??！?八?？?／?＾，??醫―咖－＝Ｐｑ－－－－－〇〇－－〇????＾???Ｉ??Ａ／ｆ个危险ａ??图２－３载荷影响模式ＩＩ下第／阶级联失效的危险故障部件分布??需要注意的是，模式ＩＩ下可能出现两种典型情形：情形１为相邻两阶的危险故障部??件数不小于《个，即从／＿，＋从；／２＾，／２２，见图２－４；情形２为０阶之后的全部危险故障??部件数不超过《个，即…＋?其中?＜?＝尸，见图２－５。??个危险故障部牛??ａ?ａ??＾?Ａ?、?／ｖ?、、??图２－４载荷影响模式ＩＩ－情形１下第／阶级联失效的危险故障部件分布???ａ?＾??－亦碰週－感Ｏ－ｄ－［－??＇￣＾１?、?＿?■；＇￣－￣１??■?＜?个危险故Ｓ３５＃??图２－５载荷影响模式ＩＩ?－情形２下第／阶级联失效的危险故障部件分布??两种情形下危险故障部件数的分布不同，导致其余非危险故障部件的载荷分布也不??同，因此需要分别加以讨论。??三、载荷影响模式ＩＩＩ——危险故障部件产生的附加载荷按距离由近到远递减分配给非危??险故障的全部部件??同样地，模型ＩＩＩ与模型Ｉ唯一不同的仍是６）中附加载荷的分配方式。对于模型ＩＩＩ，??假设部件按其初始载荷由高到低的顺序排列，并且考虑部件之间的距离关系，设部件与??部件之间有相等的距离／（／＞０），第／阶有个部件危险失效，产生的附加载荷按??１３??
【参考文献】
相关期刊论文 前5条
1 段东立;武小悦;;基于可调负载重分配的无标度网络连锁效应分析[J];物理学报;2014年03期
2 段东立;吴俊;邓宏钟;沙飞;武小悦;谭跃进;;基于可调负载重分配的复杂网络级联失效模型[J];系统工程理论与实践;2013年01期
3 陈志龙;郭平;谢嵩源;马龙邦;李建霖;;关联网络中的级联失效模型与分析[J];后勤工程学院学报;2011年06期
4 王建伟;荣莉莉;王铎;;基于节点局域特征的复杂网络上相继故障模型[J];管理科学学报;2010年08期
5 李小叶;王红蕾;;城市公共交通网络的级联失效研究[J];机械与电子;2010年S1期
本文编号：2886229
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