Файл: Волков Е.Б. Основы теории надежности ракетных двигателей.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 215
Скачиваний: 0
Выражение (2. 33) является вероятностью события В, состоя щего в успешном выполнении системой в целом возложенных на нее задач, рассматриваемых в рамках теории надежности. В ряде случаев такие задачи формулируются в виде требова
ний к нахождению выходных характеристик системы |
[у{, у2, . . ., |
.. ., (/;) в заданных допусках: |
|
v= 1, /. |
(2.34) |
Изложенное позволяет сформулировать рассматриваемую зада чу следующим образом. Общее выражение (2. 33) для показате ля надежности системы требуется представить в виде некото
рой композиции вероятностей вида P, = tp(Py), зависящих от
у, каждая из которых относится к /-му элементу (например,
.V
Р = * П Ру, где х < 1 ). Пусть такая композиция найдена. Тогда
; - 1
функция вида
Ру= т(Ру)
представляет собой вероятностную долю в показателе (2.33) надежности системы в целом, обусловленную влиянием на него характеристик /-го элемента п в связи с этим может быть при нята в качестве показателя надежности /-го элемента.
Принципиальное решение задачи о декомпозиции функций многих переменных дано в работе [42] в виде теоремы: для каж дого f e M существует N(2N+ 1 ) таких функций
?,-у(*у), (у=1, 2 , . . . , yV; г = 1, 2........ |
2N, 2yV + 1), |
в которых: |
|
|
|
|
а) все функции ср,-;, непрерывны на интервале [0, 1]; |
|
|||
б) |
для любой функции /(.V1, х2, . . ., .V.V), непрерывной на |
|||
0 ^'л'], х2. . ., л'л-<1, |
существуют 2/V+1 функций г|-; (/=1, |
2/V+1), |
||
каждая из которых непрерывна на /?<‘>, причем f( x ,, х п, .. |
., xN)= |
|||
2/V+1 |
/ /V |
\ |
|
|
= ^ |
'Ы ^ |
9 1 ] (x i) |
» т- е. каждую функцию N действительных |
|
i=i |
\J=1 |
/ |
|
|
переменных можно представить в виде суммы 2N+ 1 суперпозизий непрерывных функций одного переменного и суммы N не прерывных функций одного переменного. При этом функции ф* не зависят от /, а функции фг, напротив, однозначно определя ются функцией /. Частный случай задачи рассмотрен также в- работе [98], где показано, что функция вида (2. 33) представ ляется как
N |
(2. 35) |
г * )= П 1 |
|
У=1 |
|
70
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P;= p (2;); |
j = |
1, W, |
|
|
|
||
если удовлетворяется соотношение |
|
|
|
|
|
||||
|
|
dP |
dP |
_ p |
d-P |
|
|
|
|
|
|
d*,- |
dzy |
|
dz;dzj ’ |
|
|
|
|
являющееся для |
представления |
(2.35) |
необходимым |
и |
доста |
||||
точным. |
|
приближенный |
метод представления |
функции |
|||||
Ниже дается |
|||||||||
Р = Р(*) |
в виде, |
удобном для решения рассматриваемых |
здесь |
||||||
прикладных задач. |
|
|
|
|
|
|
|
||
С целью получения выражения для показателей Pj надеж |
|||||||||
ности элемента рассмотрим вначале вероятность Р(В). |
|
|
|||||||
|
|
No |
|
|
|
|
|
|
|
Обозначая через Л0= р |
Л„ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
v= 1 |
|
|
выходных |
характеристик |
|||
где No= k\ + k2+ . .. +kN— число всех |
|||||||||
N элементов системы, и учитывая, |
что |
согласно |
соотношению |
||||||
(1. 6 ) /1 0= |
Л'„ |
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
U А , |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
v - l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р(В) = Р (А,) Р (В |Л0)+ [ 1- Р (Л)] Р (В\А0)= |
|
|
||||||
= |
Р (5|Л0) {Р (А . Ж 1- Р (Л0)] Р (£| л 0) р- 1 (£|А,)} |
|
|||||||
пли |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р , в ) - Р т ) { р ( п ; л ) + Р № п в ) р ^ } -
=р(в|л"'К .г-)+ р( 5 х)тйшу!-
где |
|
|
|
|
|
|
Л, |
П В, |
|
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
г |
No |
|
|
|
|
|
No |
|
|
||
P(B) = |
P(fi|A>) |
Р |
|
, |
|
1 |
|
||
|
П |
Р(ЯИо) L |
|
||||||
|
V 1 |
; |
|
\ Х\ |
) ' |
v= l |
|||
2 |
р (л ; п л ; - ) + . . . + ( - 1)лг°-1 р ( п л |
||||||||
K J |
|
|
|
|
|
|
|
v « l |
|
Р (5 )—Р ( 5 |л 0) |P l,2..... Afo + |
^ ? v 0v — 2 |
||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
v= l |
i < J |
+ |
2 Qijlfiijk — |
■■ •+ |
( — |
1 ) Л,° _ 1 ^ 1 ,2 ........Aro®l,2.........Aro |
i<j<k
71
или
|
Р(В) = Р( В\ А0) |
|
Лго |
|
|
|
|
||||
|
1-> ]< 7v^lv + |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
I |
v= l |
|
|
|
|
'! |
j ~ |
‘ ■• + (—1 VV° |
^ 1,2..... JV„T)l,2......A'„j . |
(2.36) |
|||||||
Здесь Pi,2,...,w „= P(^ u l— вероятность нахождения |
в |
допусках |
|||||||||
всех N0— ki + li2 + |
. . . + k N выходных |
характеристик |
элементов |
||||||||
системы; |
состоящее в |
выходе одной (v-й) |
характери |
||||||||
/1 ,— событие, |
|||||||||||
стики из допуска; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<7v = P (/ U )—-вероятность выхода одной |
(v-й) |
характеристики |
|||||||||
из установленного допуска (v = 1, N0) ; |
|
|
|
|
/-й) ха- |
||||||
<7,-;=Р (JTi Г) -dj)— вероятность |
выхода |
двух |
(ей |
и |
|||||||
рактернстнк из установленного допуска; |
|
|
|
|
|||||||
<hjk=P(Ai П А] П Л ) . •••. <7i ,2.....лг,= Р^ р |
|
’ |
|||||||||
(Д К ) |
|
0 |
р ( д к П А,) ш |
|
|
|
|
||||
Р(В|Л0) |
’ |
4 |
Р(ДИо) |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
р |
Л'„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 <) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
П |
А |
|
|
|
|
(2.3Т) |
|
|
|
|
Р (B\AV) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Лv= I — 0v; т1/;-= |
1 — 0/у-; •••; |
ть,2, ...,л'0= |
1 —Oi, 2.....n0\ (2.38) |
||||||||
р(Б|Л,), P ( 5 1Л,• П A j) |
— вероятность |
события |
В при |
выходе |
одной (v-й) характеристики за пределы допуска, двух (£-й, j-й)
характеристик и т. д. |
|
в виде |
|
|
||
Представим соотношение (2. 36) |
|
|
||||
|
Р (Я) = |
Р(Я|Д,) I - |
д- |
д . |
(2.39) |
|
|
V Q . + |
|||||
Здесь |
|
|
i- |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qj = J |
Qipn ~ 5 4iv^v -г ■■• + |
( - |
1f J |
,2,.. |
,kj 1ll,2.....kj |
|
i =l |
|
|
|
|
|
(2.40) |
|
|
|
|
|
|
|
— вероятностная доля в общей вероятности отказа системы1, |
||||||
обусловленная влиянием только /-го элемента; |
|
|||||
A = ^ 9 i f t 1'l/ft— 2 |
<7/»хтЬ‘* ; с + - • • + ( — l)'Vo-1<7i.2,. . . , д ^ 'П гг.........N a |
|||||
/<ft |
1 < * < Х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.41) |
72
— вероятностная доля в общей вероятности отказа системы,
обусловленная возможным |
«взаимодействием» элементов |
(ин |
||||||||
дексы i, к, х и т. |
д. относятся к |
характеристикам |
различных |
|||||||
элементов). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Соотношения |
(2. 36) и (2. 39) |
справедливы для любой струк |
||||||||
туры элементов системы. Так, в частном |
случае при |
Tlv = |
Tl = |
|||||||
-•• = |
1li,2..... лг„= I нарушение любого из условий (2.32) |
приводит |
||||||||
к невыполнению задач, возложенных на |
систему |
(«последова |
||||||||
тельное соединение»). Тогда только выполнение всех |
условий |
|||||||||
(2.32) |
влечет за |
собой выполнение задачи системы. |
Следова |
|||||||
тельно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р(5|До)=1 и Р ( В ) = 1 - 2 ? / + |
2 > у - - - - + |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
/= 1 |
1<; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'No |
|
|
|
|
|
|
( — |
1)ЛЛ°|—V i,2 .........Л'0 = Р |
П А , |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
,i=i |
|
|
|
При |
независимых |
Д,- из |
последнего |
соотношения |
следует, |
|||||
|
|
Л'о |
|
|
|
|
|
|
|
|
что |
Р ( В )= П рм где Р; = |
Р(А,). |
|
|
|
|
;- 1
Вдругом случае, при t],=T],; -=...=rili2 .....Л'„ - |= 0и r]i,2,...iv„=l,
выход за пределы допуска одного, двух и т. д. характеристик не приводит к отказу системы и только совместный выход всех
характеристик за пределы допусков |
означает отказ системы |
||
(«параллельное соединение»). Тогда |
по-прежнему Р(£?|До) = 1 |
||
|
Л'о |
|
|
и Р ( 5 ) = 1 —<71,2.... n 0 — 1— Р( р| |
Д/I- При независимых Д, име- |
||
No |
1 = |
1 |
|
|
|
|
■емр ( 5 ) = 1 - П ? / ; ? / = 1 - Р /. i=i
Дальнейшее решение задачи о декомпозиции функции Р (В) должно связываться со структурной схемой и особенностями функционирования системы. Здесь для определенности рассмот рения примем следующие допущения, отражающие специфику исследуемых далее задач.
1. Система допусков выбрана таким образом, что при выпол нении условия (2.32) вероятность Р(В|До) превышает требуе мое значение Р(В)Т величины Р(В). Пусть Р(В )Т= 0,90, тогда согласно допущению вероятность Р(Д|До) выполнения системой возложенных на нее задач при нахождении всех ее характери стик в установленных допусках, должна превышать значение 0,9, т. е. должно выполняться Р (В |До) >0,9 [например, Р(В|До) = = 0,98—0,99]. Практически это допущение является вполне ра зумным. Вместе с тем при решении задачи о распределении тре
73