Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Imprecise sensitivity analysis of system reliability based on the Bayesian network and probability box

Liang He, Mi Jinhua, Bai Libing, Cheng Yuhua

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 3

508--519

EN

Sensitivity analysis measures how changes in system inputs affect outputs. Previously, a large amount of sensitivity analysis research was relevant to the precise probability that is regarded as an ideal condition of engineering. Due to insufficient test samples and the low accuracy of test data, system reliability with hybrid uncertainty is difficult to be described as a precise value. As a profusion of highly integrated electromechanical equipment is applied in modern life, it is impossible to apply sufficient resources to eliminate the stochastic property of every component, which necessitates the identification of highly sensitive components to efficiently reduce imprecision. Hence, based on the theory of imprecise probability, imprecise sensitivity analysis has become a popular research topic in the last decade. In this paper, a method for uncertain system reliability and imprecise sensitivity analysis is proposed based on a Bayesian network, a probability box and the pinching method. The feasibility and accuracy of the combined method are fully verified through the evaluation and analysis of a numerical example and a case study of an electromechanical system, and the highly sensitive components that heavily influence the imprecision of system outputs are accurately identified.

PL

Celem analizy czułościowej jest badanie w jakim stopniu zmiany danych wejściowych systemu wpływają na dane wyjściowe. Dotychczasowe badania z wykorzystaniem analizy czułościowej były związane z dokładnym prawdopodobieństwem postrzeganym w inżynierii jako warunek idealny. Przy niewystarczającej wielkości badanej próby i niskiej dokładności danych testowych, niezawodność systemu o hybrydowej niepewności trudno opisać w sposób dokładny. Biorąc pod uwagę fakt, że we współczesnym świecie wykorzystuje się duże ilości wysoce zintegrowanych urządzeń elektromechanicznych, niemożliwa jest alokacja wystarczających zasobów w celu wyeliminowania właściwości stochastycznych każdego elementu. Oznacza to, że aby zredukować niedokładność, konieczna jest identyfikacja komponentów o wysokiej czułości. Dlatego też popularnym przedmiotem badań ostatniej dekady stała się niedokładna analiza czułości, bazująca na teorii niedokładnego prawdopodobieństwa. W artykule zaproponowano metodę analizy niezawodności niepewnego systemu jak również niedokładnej analizy czułościowej w oparciu o sieć bayesowską, pole prawdopodobieństwa i metodę pinch point. Możliwość wykorzystania i dokładność metody zostały w pełni potwierdzone na podstawie przykładu liczbowego jak również studium przypadku systemu elektromechanicznego; proponowana metoda pozwoliła na poprawne określenie wysoce czułych elementów systemu, które w dużym stopniu wpływają na niedokładność danych wyjściowych układu.

2

A novel reliability model for multi-component systems subject to multiple dependent competing risks with degradation rate acceleration

Zhang Y., Ma Y., Liu L., Ouyang L.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 4

579--589

EN

The purpose of this paper is to establish a new reliability model of the system subject to multiple dependent competing risks. For a system subject to multiple dependent competing risks, the total degradation consists of natural degradation amount and sudden degradation increments (SDIs) caused by random shocks arriving at the system. Most researchers on this topic only focus on the SDIs. However, the impact of random shocks on degradation rate is ignored. In this paper, a novel reliability model considering degradation rate acceleration (DRA) caused by random shocks is proposed, in which the degradation model is based on the degradation path. The dependence relationship between multiple degradation processes is dealt with by copula method, and the arrival time of shocks is assumed to follow a non-homogeneous Poisson process (NHPP). Finally, the effectiveness of the proposed reliability model is demonstrated by an example of a series system. Moreover, the effect of model parameters is evaluated through sensitivity analysis.

PL

Celem niniejszej pracy było stworzenie nowego modelu niezawodności systemu narażonego na liczne zależne ryzyka konkurujące. W przypadku systemu eksponowanego na wiele zależnych ryzyk konkurujących, na wartość całkowitą degradacji składa się wartość degradacji naturalnej oraz wartość nagłych przyrostów degradacji (sudden degradation increments, SDI) powodowanych przez losowe zaburzenia systemu. Większość badaczy tej tematyki koncentruje się wyłącznie na SDI, ignorując tym samym wpływ zaburzeń losowych na tempo degradacji. W niniejszym artykule zaproponowano nowy model niezawodności uwzględniający przyspieszenie tempa degradacji powodowane zaburzeniami losowymi, w którym model degradacji opiera się na krzywej degradacji. Zależność między mnogimi procesami degradacji rozpatrywano za pomocą metody funkcji kopuły przy założeniu, że czas wystąpienia zaburzenia odpowiada niejednorodnemu procesowi Poissona. Skuteczność proponowanego modelu niezawodności zademonstrowano na przykładzie systemu szeregowego. Ponadto, wykorzystano analizę czułości do oceny wpływu parametrów modelu na niezawodność systemu.

3

Economic aspects of component importance analysis for complex marine systems

Chybowski L., Gawdzińska K.

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2017

|

no. 3

109--115

EN

The paper presents the application of cost-based, component-importance measures for complex technical systems. A stern-tube sealing system installed on a sea vessel was used as an example of the complex technical system. Selected statistics of a ship’s operation losses were calculated. Selected, known-importance measures were presented and the authors’ own approach to cost-based, component-importance analysis was shown. The following measures were discussed: the operation-interruption cost index, the maintenance potential, the simulation-based maintenance index, and maintenance and operational costs. A description of factors influencing the importance of the technical system components was provided.

PL

Artykuł przedstawia zastosowanie miar ważności elementów opartych na kosztach eksploatacji dla złożonych systemów technicznych. Jako przykładowy złożony system techniczny poddany analizie wykorzystano uszczelnienie pochwy wału śrubowego statku morskiego. Przedstawiono znane w literaturze ekonomiczne miary ważności oraz zaproponowano wykorzystanie wskaźników opartych na kosztach eksploatacji. W artykule omówiono: wskaźnik kosztu przerwy w użytkowaniu systemu, potencjał obsługi, symulacyjny wskaźnik obsługi, koszty obsługiwania i użytkowania. Przedstawiono czynniki wpływające na ważność elementów systemu technicznego.

4

The probabilistic analysis and optimal design of a bevel gear transmission system with failure interaction

Hao L., Zhencai Z.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2017

|

Vol. 19, no. 2

220--228

PL

Modelowanie wspólnych rozkładów prawdopodobieństwa układu konstrukcyjnego, w którym zachodzą interakcje między uszkodzeniami, oraz oparte na niezawodności optymalne projektowanie takiego układu przy niekompletnych danych na temat prawdopodobieństwa pozostaje wyzwaniem dla badaczy tej tematyki. Niniejszy artykuł ma na celu zbadanie możliwości wykorzystania kopuł (funkcji powiązań) do modelowania struktury zależności pomiędzy poszczególnymi przyczynami uszkodzeń układu przekładni stożkowej w warunkach niepełnej informacji na temat prawdopodobieństwa. W pierwszej kolejności zaproponowano opartą na funkcjach kopułach metodę oceny niezawodności układu przekładni stożkowej z ustalonymi funkcjami stanu granicznego dla różnych przyczyn uszkodzeń. Wspólne prawdopodobieństwo uszkodzenia szacowano za pomocą wybranych kopuł w oparciu o rozkłady brzegowe poszczególnych przyczyn uszkodzeń aproksymowane opartą na znajomości momentów statystycznych metodą punktów siodłowych. Następnie sformułowano problem czułości niezawodności oraz przedstawiono wzory na obliczanie czułości niezawodności w odniesieniu do parametrów rozkładu badanych zmiennych losowych. Wreszcie, omówiono zagadnienie opartego na niezawodności optymalnego projektowania odpornego na działanie zakłóceń oraz opracowano odpowiedni optymalny model. Odporność i niezawodność systemu zapewniono poprzez wprowadzenie do opartego na niezawodności modelu optymalizacji projektowania, parametru czułości niezawodności. Poprawność metody zweryfikowano na przykładzie układu przekładni stożkowej. Proponowaną metodę wspólnej estymacji prawdopodobieństwa uszkodzenia oraz optymalizacji projektowania odpornego zilustrowano za pomocą przykładu Prawdopodobieństwo uszkodzenia systemu może się znacznie różnić w zależności od zastosowanej kopuły. Kopuły Gaussa i Claytona dają wyniki najbardziej zbliżone do wyników symulacji Monte Carlo. Projektowanie odporne oparte na czułości niezawodności wykonano na bazie modelu niezawodności opartego na kopule Claytona. Proponowana metoda opiera się na analizie porównawczej z użyciem wybranych kopuł. Otrzymane wyniki mogą stanowić punkt odniesienia dla optymalnego projektowania układu przekładni zębatej.

EN

The modelling of joint probability distributions of structural system with failure interaction and the reliability-based optimal design of system reliability under incomplete probability information remains a challenge that has not been studied extensively. This article aims to investigate the impacts of copulas for modelling dependence structures between each failure mode of a bevel gear transmission system under incomplete probability information. Firstly, a copula-based reliability method is proposed to evaluate the system reliability of the bevel gear transmission system with established performance functions for different failure modes. The joint probability of failure is estimated with selected copula functions based on the marginal distributions of each failure mode that are approximated by moment-based saddlepoint technology. Secondly, a reliability sensitivity problem is formulated and the formulas for calculating the reliability sensitivity with respect to the distribution parameters of the random variables are presented. Finally, the reliability-based robust optimal design problem is discussed and the optimal model is established. The robustness of the system reliability is ensured by involving the reliability sensitivity into the reliability-based design optimization model. A practical example of the bevel gear transmission system is given to verify the validity of the method. The proposed methods for joint failure probability estimation and robust design optimization are illustrated in the example. The failure probabilities of the system under different copulas can differ considerably. The Gaussian and Clayton copula produce the results that mostly close to the Monte Carlo simulation results. The reliability sensitivity-based robust design is performed based on the Clayton copula-based reliability model. The proposed method is based on the comparative analysis with selected copulas, the results obtained could be supplied as a reference for the optimal design of the gear transmission system.

5

First-Order Sensitivity Applied in Power Distribution System

da Rosa W. M., Belati E. A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2014

|

R. 90, nr 7

94--98

EN

This paper presents a study of the power distribution system via sensitivity analysis. This study is based on first-order sensitivity analysis applied in the power flow (PF) solution. Unlike the PF algorithm, this technique does not require an iterative process, which results in a faster methodology with high accuracy and greatly reduced computational work. Starting from a known PF solution, considered as the base case, the new operating point is calculated directly after making a perturbation in the loads. The methodology analysis is applied to 34, 70 and 476-bus distribution power systems. Test results demonstrate the efficiency of the approach.

PL

W artykule przedstawiono metodę kontroli dystrybucji mocy za pośrednictwem analizy czułości (analiza czułości pierwszego rzędu). Dzięki tej metodzie uzyskuje się szybsze rezultaty unikając procesu iteracji. Startując ze znanego rozwiązania rozpływu mocy PF nowy punkt pracy jest obliczany po zmianie obciążeń.

6

Shape sensitivity analysis : implicit approach using boundary element method

Majchrzak E., Freus K., Freus S.

Prace Naukowe Instytutu Matematyki i Informatyki Politechniki Częstochowskiej

|

2011

|

Vol. 10, nr 1

151-161

EN

The Laplace equation (2D problem) supplemented by boundary conditions is analyzed. To estimate the changes of temperature in the 2D domain due to the change of local geometry of the boundary, the implicit method of sensitivity analysis is used. In the final part of the paper, the example of numerical computations is shown.

7

Sensitivity analysis of frames with unspecified dynamie load and joint parameters accounting for damping

Pozorski Z.

Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences

|

2006

|

Vol. 13, No. 4

641-653

EN

The paper is concerned with a class of generalized structural optimization problems, in which geometrical noniinearities play an important role in a response of dynamically loaded structure. Forced, steady-state periodic vibrations of linear elastic frame and beam structures are considered. Both, viscous and complex modulus damping models are used. Using the adjoint variable method, sensitivity operators with respect to variation of stiffness, damping and mass parameters, as well as loading and support conditions are derived. The loading corresponds to an excitation induced by a rotational machinę founded on vibro-isolation. The forms of response functionals expressed in displacements are discussed. Numerical examples of frame structures illustrate the theory and demonstrate the aceuracy of the derived sensitivity operators.

8

A transient state analysis of gas exchange in a human body

Polak A. G., Wysoczyński D., Mroczka J.

Metrology and Measurement Systems

|

2004

|

Vol. 11, nr 4

321-332

EN

A computational model of gas exchange in a human body was investigated in the transient states to determine its sensitivity to the model parameters and, on this basis, to analyse the possibility of their indirect measurement. The results indicate that some of the parameters influence the outputs significantly in the transient state and that registration of four output signals increases their number. The precision of estimation is disturbed, however, by the correlation between the output sensitivities to the model parameters. This research should be prolonged to analyse the measurement possibilities and accuracy in case of known diseases when additional information about the underlying pathological processes eliminates some of the disturbing correlations.

PL

Przeprowadzono badania symulacyjne komputerowego modelu wymiany gazowej u człowieka w warunkach stanów nieustalonych, których celem było wyznaczenie wrażliwości modelu na poszczególne jego parametry oraz analiza możliwości pośredniego ich pomiaru. Wyniki symulacji pokazują, że wartości niektórych parametrów mają istotny wpływ na wyjścia modelu w stanach nieustalonych, a rejestracja czterech sygnałów wyjściowych zwiększa ich liczbę. Czynnikiem zakłócającym dokładność pomiarów jest wysoka korelacja między większością wektorów wrażliwości. Prezentowane badania wstępne będą kontynuowane w celu przeanalizowania możliwości i dokładności pomiaru w przypadku konkretnych jednostek chorobowych, kiedy to znajomość zachodzących procesów patologicznych wyeliminuje niektóre z niepożądanych korelacji.

9

Shape optimization of thermoviscoelastic contact problems

Myśliński A.

Control and Cybernetics

|

2003

|

Vol. 32, no 3

611-627

EN

This paper is concerned with a shape optimization problem of a viscoelastic body in unilateral dynamic contact with a rigid foundation. The contact with Coulomb friction is assumed to occur at a portion of the boundary of the body. The nonpenetration condition is described in terms of velocities. The thermal deformation is taken into account. Using the material derivative method as well as the results concerning the regularity of solutions to dynamic variational thermoviscoelastic problem the directional derivative of the cost functional is calculated. A necessary optimality condition is formulated.

10

Sensitivity analysis for viscoelastic bodies in object-oriented finite element environment

Tauzowski P., Kleiber M.

Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences

|

2003

|

Vol. 10, No. 2

223-238

EN

In this paper the constitutive model of thermoviscoelastic model is presented. To obtain the parameter sensitivity equations the direct differentiation method is applied. The paper also deals with the finite element for equilibrium and sensitivity analysis problems. Consistent tangent operator for the model is derived. To integrate the creep evolution equation the backward-Euler scheme is efficiently applied. The thermoviscoelastic model with parameter sensitivity analysis is implemented in object-oriented finite element system. Many advantages of the object-oriented approach in FE programming are described in the paper. Two numerical examples are solved. Very good agreement between the FE and analytical results is observed.

11

Sensitivity analysis for optimal control of problems governed by semilinear parabolic equations

Bergounioux M., Merabet N.

Control and Cybernetics

|

2000

|

Vol. 29, no 4

861-886

EN

We investigate an optimal control problem governed by a semilinear parabolic equation with perturbed initial data. We perform some sensitivity analysis: under polyhedricity assumption and second order optimality conditions we derive second order expansion of the optimal value function.