級聯(lián)失效是指網(wǎng)絡中一個或少數(shù)幾個節(jié)點或連線的失效會通過節(jié)點之間的耦合關系引發(fā)其他節(jié)點也發(fā)生失效,進而產(chǎn)生級聯(lián)效應,最終導致相當一部分節(jié)點甚至整個網(wǎng)絡崩潰的現(xiàn)象。隨著科技的迅速發(fā)展,人類社會中各網(wǎng)絡系統(tǒng)間的關聯(lián)愈發(fā)緊密,一個微小的擾動都可能通過系統(tǒng)間的耦合特性迅速傳播,擴散到整個網(wǎng)絡,甚至導致系統(tǒng)癱瘓,造成難以估量的損害。因此,復雜系統(tǒng)中的級聯(lián)失效模型引發(fā)了越來越多來自各界學者的關注。本文第一章從實際背景出發(fā),闡述了級聯(lián)失效的定義、原理及可能造成的后果,并對前人的文獻進行了總結(jié),對不同系統(tǒng)中的級聯(lián)失效模型進行了梳理和分析;第二章在改進后的CASCADE模型基礎上,對級聯(lián)失效過程中載荷的分配方式進行了改進,同時將基于二態(tài)假設的級聯(lián)失效系統(tǒng)推廣到了多態(tài)情形,并建立了三種不同的載荷影響模型,分別考慮了剩余未失效部件的數(shù)量、失效部件的影響范圍以及失效部件與未失效部件之間的距離因素;第三章針對三種載荷影響模型,分別推導出了級聯(lián)失效系統(tǒng)中危險故障部件數(shù)和安全故障部件數(shù)的概率分布,并給出了系統(tǒng)在危險故障模式和安全故障模式下的可靠度公式;第四章給出了一個數(shù)值算例,通過具體的數(shù)值驗證了所建模型的可行性與有效性;第五章對本文進行了最后的總結(jié),并展望后續(xù)的研究方向。本文的創(chuàng)新之處在于建立了具有不同載荷影響模式的CASCADE模型,并將級聯(lián)失效系統(tǒng)的故障狀態(tài)由二態(tài)拓展到了多態(tài),同時細化了級聯(lián)失效的傳播過程,分析比較了不同載荷影響模式、不同故障模式下的系統(tǒng)可靠性,為實際環(huán)境中通過調(diào)整載荷分配方式來提高系統(tǒng)可靠性提供了有益的參考,研究同時具有理論意義和實際意義。
【學位單位】：中央民族大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：O157.5
【部分圖文】：

立即發(fā)生的，沒有任何時長。但當一個部件的載荷達到閾值時，部件卻不會立即??失效，即存在一段時間，使得部件達到失效狀態(tài)，假設它服從一個參數(shù)為Ａ＞０的指數(shù)分??布，并且這一系列的失效事件發(fā)生在時間點或者說相鄰的兩次級聯(lián)失效發(fā)生??的時間差為＞：：＝Ａ?－＜＋，，它滿足一個密度函數(shù)為的指數(shù)分布；??６）級聯(lián)失效傳播過程的結(jié)束條件為所有部件失效或者未失效部件的載荷不超過１，見??圖２－１【１２】；??７）級聯(lián)失效傳播過程停止時的傳播階數(shù)為＼＝ｍｉｎ｛／：Ｍ，＋?＝０｝，級聯(lián)失效停止時間為??Ｔｓ＝Ｘｈ％。??外甜???Ｎ．?ｘｘ?ｘｘ?類件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?咖傳播過耐??第曙?第笫ｍ??時涵??圖２－１改進后標準ＣＡＳＣＡＤＥ模型在兩種停止條件下的級聯(lián)失效傳播機制??之后，Ｄｏｎｇ基于改進后的級聯(lián)失效模型給出了第／階失效部件數(shù)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??以及可靠度計算公式??Ｒ｛ｔ）?＝?Ｐ｛Ｔ＞ｔ）??＾－ｔｈ－ｅ＾±

前？階已危險失窮？到牛?／＇ｉｆ?zhèn)�與跪險件??Ｍｆ?zhèn)�危險故》（牛??圖２－２載荷影響模式丨下第／階級聯(lián)失效的危險故障部件分布??７）級聯(lián)失效事件發(fā)生在時間點｛尤，〗＞１｝，即相鄰的兩次級聯(lián)失效發(fā)生的時間差為??Ｋ：＝?Ｘ，．?－，它滿足密度函數(shù)為／⑴＝／／ｅ＃?（／／＞?０）的指數(shù)分布；??８）每一階級聯(lián)失效傳播開始時，各部件的載荷相互獨立；??９）級聯(lián)失效傳播過程的結(jié)束條件為所有部件均處于危險故障狀態(tài)，或者非危險故障狀??態(tài)部件的載荷不超過１；??１０）當所有部件發(fā)生危險失效時，系統(tǒng)危險失效；當所有部件均發(fā)生失效，且至少一個??部件僅發(fā)生安全失效時，系統(tǒng)安全失效；??１１）級聯(lián)失效傳播過程停止時的傳播階數(shù)為Ａ＾＝ｍｉｎ｛／：Ｍ，＂＝０｝，系統(tǒng)安全失效時的階??數(shù)為＜?＝ｍｉｎ｛ｚ＿：?５；．?＝?ｎ，?０｝，＃（〇表示在區(qū)間（〇，〖］內(nèi)級聯(lián)失效己傳播的階數(shù)。??二、載荷影響模式ＩＩ——危險故障部件產(chǎn)生的附加載荷均勻分配給與其相鄰的《個非危??險故障部件??模型ＩＩ的基本假設與模型Ｉ幾近相同，唯一不同的是６）中附加載荷的分配方式。??對于模型ＩＩ，假設部件按其初始載荷由高到低的順序排列，且不考慮部件之間的距離關??系，第／階有個部件危險失效，產(chǎn)生的附加載荷平均分配給與其相鄰的ａ個非危??險故障部件，即只有與危險故障部件相鄰的前ａ個部件每個部件需額外承擔＆的附加??ａ??載荷，其余個部件無附加載荷，見圖２－３。??１２??

前＃階已危險＾［的部件?個非危險故障部件??！?八?？?／?＾，??醫(yī)―咖－＝Ｐｑ－－－－－〇〇－－〇????＾???Ｉ??Ａ／ｆ?zhèn)�危險ａ??圖２－３載荷影響模式ＩＩ下第／階級聯(lián)失效的危險故障部件分布??需要注意的是，模式ＩＩ下可能出現(xiàn)兩種典型情形：情形１為相鄰兩階的危險故障部??件數(shù)不小于《個，即從／＿，＋從；／２＾，／２２，見圖２－４；情形２為０階之后的全部危險故障??部件數(shù)不超過《個，即…＋?其中?＜?＝尸，見圖２－５。??個危險故障部牛??ａ?ａ??＾?Ａ?、?／ｖ?、、??圖２－４載荷影響模式ＩＩ－情形１下第／階級聯(lián)失效的危險故障部件分布???ａ?＾??－亦碰週－感Ｏ－ｄ－［－??＇￣＾１?、?＿?■；＇￣－￣１??■?＜?個危險故Ｓ３５＃??圖２－５載荷影響模式ＩＩ?－情形２下第／階級聯(lián)失效的危險故障部件分布??兩種情形下危險故障部件數(shù)的分布不同，導致其余非危險故障部件的載荷分布也不??同，因此需要分別加以討論。??三、載荷影響模式ＩＩＩ——危險故障部件產(chǎn)生的附加載荷按距離由近到遠遞減分配給非危??險故障的全部部件??同樣地，模型ＩＩＩ與模型Ｉ唯一不同的仍是６）中附加載荷的分配方式。對于模型ＩＩＩ，??假設部件按其初始載荷由高到低的順序排列，并且考慮部件之間的距離關系，設部件與??部件之間有相等的距離／（／＞０），第／階有個部件危險失效，產(chǎn)生的附加載荷按??１３??
【參考文獻】

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本文編號：2886229