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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

\

 

 

= ^

^

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 |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 ■■• +

( -

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 |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