[发明专利]一种多阶段系统隔离效应的可靠性建模方法

说明书

本发明属于隔离效应的可靠性建模领域，具体地涉及一种多阶段系统隔离效应的可靠性建模方法。包括以下步骤：步骤一：建立系统结构BDD模型；步骤二：建立部件BDD模型；步骤三：建立系统最终的BDD模型。本发明的有益效果在于：本发明不仅从故障机理层面考虑了部件的跨阶段损伤累积问题，还分析了受物理隔离效应影响的物理相关部件内部故障机理的跨阶段损伤累加情况，并推导了相应概率函数；本发明直接根据阶段任务的逻辑或和逻辑与关系将各个阶段的系统结构BDD模型连接起来，并在之后的分析BDD模型内路径的过程中再进行阶段代数运算。相较于现存的方法，本发明提出的方法则更易于操作，降低了建模难度。

技术领域

本发明属于隔离效应的可靠性建模领域，具体地涉及一种多阶段系统隔离效应的可靠性建模方法。

背景技术

一个部件(相关部件)实现其规定功能需要依赖于其他部件(触发部件)的正常工作，这两个部件之间的关系被称为功能相关，这是由于结构的复杂性、环境载荷的多样性导致产品表现出来的一种相关特性。在功能相关中，触发部件的故障，会导致相关部件不可访问或故障，这时称相关部件被触发部件功能隔离。比如计算机系统中，显示器和键盘等外围设备可以通过I/O控制器访问主机。但当I/O控制器发生故障时，外围设备便不可访问主机了，即外围设备被隔离了。被功能隔离的部件可能会通过物理媒介对系统的故障行为产生影响。

在电子产品中，正常工作的部件可以通过热传导、电磁辐射等方式影响周围环境。当部件故障后，其周围的环境应力便不再受其影响而发生变化，从而导致该部件附近的其他部件内部的故障机理发展过程产生变化。例如，功率管在正常工作时，会产生大量的热，引起其周围环境温度升高；当功率管故障后，其周围温度会有较大幅度的降低，这时，临近功率管的元器件内部的、受温度影响的故障机理的发展速率也会发生相应变化。

在机械系统中，部件会通过产生磨屑、漏液、离心扰动等方式影响周围的环境应力。例如，液压泵的活塞在工作时会产生较大的热量和微小磨屑，这会导致液压油变质、腐蚀性增强，进而降低其他活塞及液压管道的寿命；当活塞故障后，这种影响便不会在继续持续。另一个例子是变速箱齿轮。齿轮在工作时会产生磨屑，这些磨屑会通过恶化工作环境影响其他零件的工作精度、加快其他零件的磨损速度。但齿轮故障后，其便不会再产生磨削及对其他零件继续造成影响。

因此，在一个部件(称为物理触发部件，记为P_t)完全故障后，一些部件(称为物理相关部件，记为P_d)不再受到P_t正常工作时、通过环境应力而产生的影响，称P_d被从P_t的物理影响中隔离开，这一现象被称为物理隔离效应(Physical Isolation Effect，PI Effect)。值得注意的是，研究的物理隔离效应具有明确的物理触发和物理相关部件，即需要明确指出哪些P_d是从哪一个P_t的物理影响中隔离开的。所以，在没有明确P_t和P_d，及P_t的物理影响之前，是不能准确地描述物理隔离效应的。

在完成一个任务过程中，航空、航天、舰船、汽车产品往往经历多个阶段，例如民用飞机执行一次飞行任务要经历起飞、滑跑、上升、巡航、下降、进场、停机等多个阶段，每个阶段中机载电子产品承受的载荷与环境条件是不相同的。在多阶段系统中，物理隔离效应发生后，一些环境应力可能会因为产品的设计等因素的影响而发生不同程度的变化，而工作应力则完全不受物理触发部件的影响，这造成了产品故障行为的差异。因此，在考虑隔离效应下研究多阶段任务系统的故障行为分析和评价方法是非常重要的。

通过对现有技术进行检索和查新，国内外尚没有考虑物理隔离效应的多阶段任务系统的故障行为仿真方法的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多阶段系统隔离效应的可靠性建模方法，计算物理隔离效应对部件可能经历的多阶段应力环境的影响，分析受物理隔离效应影响的物理相关部件内部故障机理的跨阶段损伤累加情况，并推导出相应概率函数。