Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Two-dimensional modeling of car reliability during warranty period

Sliż Piotr, Wycinka Ewa, Jackowska Beata

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2023

|

z. 121

223--239

EN

The paper focuses on presenting the concept of two-dimensional modeling of passenger car reliability during the warranty period. The main objective of this paper is to detect the regularity in the intensity of the number of first failure reports during the warranty period. The two-dimensional distribution of the time and mileage of failure-free exploitation is estimated. The period from the date of purchase to the first warranty repair is analysed. The concept presented incorporates the existing state of knowledge on two-dimensional warranties, expanding it through the use of a nonparametric approach and probability smoothing with the use of P-splines. The estimation involved censored data, i.e., data on vehicles that were not submitted for warranty repair within the warranty limits of time and mileage. The originality of this paper entails the combination of a nonparametric approach with probability smoothing. The statistical analyses presented in the paper were carried out on a population of 1005 vehicles of two car brands sold and serviced in 2011-2021 at the Authorized Service Station (Dealership). There were sales, repair, and warranty claim databases.

2

Reliability estimation of underground horizontal fuel tank limit states

Sorn Przemysław, Sondej Mateusz, Górski Jarosław

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 2

art. no. e144588

EN

Fuel tanks are designed with regard to standard loads and operating conditions. The investigations of the paper show the impact of such factors as tank corrosion and other means on variation of stress fields and deformation of the underground horizontal tank shell. Introduction of probabilistic methods allows for structural reliability assessment. While the computational time of the entire tank FEM model is high the preliminary analysis is restricted to structural part only. The analysis makes it possible to optimize the structure with regard to construction costs.

3

Implicit neural state functions in hybrid reliability analysis of plane frame

Potrzeszcz-Sut Beata, Dudzik Agnieszka, Radoń Urszula

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

55--71

EN

The objective of the article involves presenting innovative approach to the assessment of structural reliability analysis. The primary research method was the First Order Reliability Method (FORM). The Hasofer-Lind reliability index in conjunction with transformation method in the FORM was adopted as the reliability measure. The implicit limit state functions were used in the analysis. The formulation of the random variables functions were created in the Matlab software by means of neural networks (NNs). The reliability analysis was conducted in Comrel module of Strurel computing environment. In the proposed approach, Hybrid FORM method (HF) used the concept in which NNs replaced the polynomial limit state functions obtained from FEM (Finite Elements Method) for chosen limit parameters of structure work. The module Comrel referenced Matlab files containing limit state functions. In the reliability analysis of structure, uncertain and uncorrelated parameters, such us base wind speed, characteristic snow load, elasticity modulus for steel and yield point steel are represented by random variables. The criterion of structural failure was expressed by four limit state functions - two related to the ultimate limit state and two related to the serviceability limit state. Using module Comrel values of the reliability index with the FORM method were determined. Additionally, the sensitivity of the reliability index to random variables and graph of partial safety factors were described. Replacing the FEM program by NNs significantly reduces the time needed to solve the task. Moreover, it enables the parallel formulation of many limit functions without extending the computation time.

PL

Obecnie ocena niezawodności konstrukcji bazuje na wyidealizowanej koncepcji stanów granicznych i ich weryfikacji poprzez zastosowanie częściowych współczynników bezpieczeństwa. Rolą częściowych współczynników bezpieczeństwa jest zapewnienie wymaganego poziomu niezawodności konstrukcji. Metody probabilistyczne są naturalnym rozszerzeniem metody stanów granicznych. W praktycznych zastosowaniach istniejące oprogramowanie MES (Metoda Elementów Skończonych) jest często łączone z modułami do analizy niezawodności. Wadą takiego podejścia jest jednak długi czas obliczeń wynikający z wielokrotnych wywołań funkcji stanu granicznego dla różnych realizacji wektora zmiennych losowych. W artykule autorzy proponują alternatywne rozwiązanie problemu poprzez implementację hybrydowej metody FORM. Ocenę prawdopodobieństwa awarii, a tym samym obliczenie wskaźnika niezawodności Hasofera-Linda, uzyskujemy poprzez zastosowanie metody aproksymacyjnej FORM. W analizie wykorzystano niejawne funkcje stanów granicznych. Formułowanie funkcji granicznych dla pewnego zakresu zmiennych losowych zostało utworzone w programie Matlab za pomocą sieci neuronowych (SN). Analiza niezawodności została przeprowadzona w module Comrel środowiska obliczeniowego Strurel. Pakiet ten zawiera wbudowane interfejsy do definiowania funkcji stanów granicznych umożliwiając odwołanie do plików Matlaba zawierających zdefiniowane przez użytkownika funkcje stanu. Proponowana przez autorów hybrydowa metoda FORM łączy trzy algorytmy obliczeniowe - metodę elementów skończonych, sieci neuronowe oraz metodę aproksymacyjną probabilistycznej oceny niezawodności konstrukcji - FORM. Struktura algorytmu systemu jest więc mieszana, tzn. szeregowo-równoległa. Analiza zadania przebiega w czterech etapach.

4

Computer analysis of dynamic reliability of some concrete beam structure exhibiting random damping

Bredow R., Kamiński M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2021

|

Vol. 26, no. 1

45--64

EN

An efficiency of the generalized tenth order stochastic perturbation technique in determination of the basic probabilistic characteristics of up to the fourth order of dynamic response of Euler-Bernoulli beams with Gaussian uncertain damping is verified in this work. This is done on civil engineering application of a two-bay reinforced concrete beam using the Stochastic Finite Element Method implementation and its contrast with traditional Monte-Carlo simulation based Finite Element Method study and also with the semi-analytical probabilistic approach. The special purpose numerical implementation of the entire Stochastic perturbation-based Finite Element Method has been entirely programmed in computer algebra system MAPLE 2019 using Runge-Kutta-Fehlberg method. Further usage of the proposed technique to analyze stochastic reliability of the given structure subjected to dynamic oscillatory excitation is also included and discussed here because of a complete lack of the additional detailed demands in the current European designing codes.

5

Health-aware and fault-tolerant control of an octorotor UAV system based on actuator reliability

Salazar Jean Carlo, Sanjuan Adrián, Nejjari Fatiha, Sarrate Ramon

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2020

|

Vol. 30, no. 1

47--59

EN

A major goal in modern flight control systems is the need for improving reliability. This work presents a health-aware and fault-tolerant control approach for an octorotor UAV that allows distributing the control effort among the available actuators based on their health information. However, it is worth mentioning that, in the case of actuator fault occurrence, a reliability improvement can come into conflict with UAV controllability. Therefore, system reliability sensitivity is redefined and modified to prevent uncontrollable situations during the UAV’s mission. The priority given to each actuator is related to its importance in system reliability. Moreover, the proposed approach can reconfigure the controller to compensate actuator faults and improve the overall system reliability or delay maintenance tasks.

6

Reliability analysis of a multi-eso based control strategy for level adjustment control system of quadruped robot under disturbances and failures

Cui Jingjing, Ren Yi, Xu Binghui, Yang Dezhen, Zeng Shengkui

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 1

42--51

EN

The complexity of control algorithms and their vulnerability to disturbances and failures are the main problems that restrict the operations of multi-legged mobile robots in more complex environments. In this paper, a multiple extended state observer (ESO) based control strategy is proposed to achieve stable tilt angle control for quadruped robots under the influence of disturbances and actuator failures. By treating the multiple legs as parallel control objects, more ESOs were added to improve the disturbance rejection ability of the linear active disturbance rejection control (LADRC). Correlation of interactive information about the legs is realized by the synthesis of multiple ESO information. Based on LADRC, this method has the advantages of easy parameter tuning, good robustness, and strong ability to cope with interference and fault conditions. A control system reliability evaluation method was proposed. The reliability and control performance of the multi-ESO based control system under leg stuck failure conditions were systematically analyzed. Simulation and experimental results for the level adjustment control system of a quadruped robot are provided to verify the disturbance rejection ability, feasibility and practicability of the proposed multi-ESO based control method.

PL

Złożoność algorytmów sterowania oraz ich brak odporności na zakłócenia i uszkodzenia to główne czynniki ograniczające pracę wielonożnych robotów mobilnych w bardziej złożonych środowiskach. W przedstawionym artykule zaproponowano strategię sterowania wykorzystującą kilka obserwatorów stanu rozszerzonego (ESO), która pozwala na uzyskanie stabilnego kąta pochylenia robota czworonożnego w warunkach zakłóceń i uszkodzeń siłowników. Traktując każdą z nóg jako równorzędny obiekt sterowania, dodano dodatkowe ESO, co pozwoliło na poprawienie zdolności algorytmu liniowego aktywnego tłumienia zakłóceń (LADRC) do kompensacji (tłumienia) tych ostatnich. Interaktywne informacje dotyczące poszczególnych nóg korelowano poprzez syntezę danych z ESO. Zaletami omawianej metody opartej na LADRC są: łatwość dostrajania parametrów, wysoka niezawodność oraz bardzo dobra zdolność do radzenia sobie z zakłóceniami i uszkodzeniami. Zaproponowano także metodę oceny niezawodności systemu sterowania. Analizowano niezawodność i wydajność systemu opartego na kilku ESO w warunkach awarii wywołanej zablokowaniem nóg robota. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych systemu sterowania regulacją poziomu robota czworonożnego, które pozwalają zweryfikować zdolność proponowanej metody do tłumienia zakłóceń, a także możliwość jej praktycznego zastosowania.

7

Physics-of-failure and computer-aided simulation fusion approach with a software system for electronics reliability analysis

Sun Bo, Li Yu, Wang Zili, Li Zhifeng, Xia Quan, Ren Yi, Feng Qiang, Yang Dezhen, Qian Cheng

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 2

340--351

EN

Electronics, such as those used in the communication, aerospace and energy domains, often have high reliability requirements. To reduce the development and testing cost of electronics, reliability analysis needs to be incorporated into the design stage. Compared with traditional approaches, the physics of failure (PoF) methodology can better address cost reduction in the design stage. However, there are many difficulties in practical engineering applications, such as processing large amounts of engineering information simultaneously. Therefore, a flexible approach and a software system for assisting designers in developing a reliability analysis based on the PoF method in electronic product design processing are proposed. This approach integrates the PoF method and computer-aided simulation methods, such as CAD, FEM and CFD.The software system integrates functional modules such as product modeling, load-stress analysis and reliability analysis, which can help designers analyze the reliability of electronic products in actual engineering design. This system includes software and hardware that validate the simulation models. Finally, a case study is proposed in which the software system is used to analyze the filter module reliability of an industrial communication system. The results of the analysis indicate that the system can effectively promote reliability and can ensure the accuracy of analysis with high computing efficiency.

PL

Urządzenia elektroniczne, na przykład te używane w łączności, lotnictwie i energetyce, często muszą spełniać wysokie wymagania dotyczące niezawodności. Aby zmniejszyć koszty rozwoju i testowania tego typu urządzeń, należy opracować metodę analizy niezawodności, którą można wykorzystywać już na etapie projektowania. Metodologia fizyki uszkodzeń (PoF) pozwala, lepiej niż tradycyjne podejścia, rozwiązywać problemy związane z niezawodnością już na etapie powstawania projektu. Jednak jej zastosowanie w praktyce inżynierskiej nastręcza wielu trudności, związanych, między innymi, z koniecznością jednoczesnego przetwarzania dużych ilości informacji inżynieryjnych. W związku z tym, w przedstawionej pracy zaproponowano elastyczne podejście oraz system oprogramowania, które mogą być wykorzystywane przez projektantów do opracowania analizy niezawodności produktu elektronicznego w opaciu o PoF na etapie projektowania. Podejście to stanowi połączenie metody PoF i metod symulacji komputerowej, takich jak CAD, FEM i CFD. System oprogramowania zawiera moduły funkcjonalne, takie jak modelowanie produktu, analiza obciążeń, analiza niezawodności i inne, które mogą wspomagać projektantów w analizie niezawodności projektowanych przez nich produktów elektronicznych. Na system ten, oprócz oprogramowania składa się także sprzęt komputerowy, który służy do walidacji modeli symulacyjnych. W artykule przedstawiono studium przypadku, w którym zaproponowany system oprogramowania wykorzystano do analizy niezawodności modułu filtra wykorzystywanego w systemie łączności przemysłowej. Wyniki analizy pokazują, że opracowane oprogramowanie skutecznie poprawia niezawodność urządzeń jak też zapewnia dokładność analizy przy jednoczesnej wysokiej wydajności obliczeniowej.

8

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.

9

A novel reliability estimation method of multi-state system based on structure learning algorithm

Li Zhifeng, Wang Zili, Ren Yi, Yang Dezhen, Lv Xing

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 1

170--178

EN

Traditional reliability models, such as fault tree analysis (FTA) and reliability block diagram (RBD), are typically constructed with reference to the function principle graph that is produced by system engineers, which requires substantial time and effort. In addition, the quality and correctness of the models depend on the ability and experience of the engineers and the models are difficult to verify. With the development of data acquisition, data mining and system modeling techniques, the operational data of a complex system considering multi-state, dependent behavior can be obtained and analyzed automatically. In this paper, we present a method that is based on the K2 algorithm for establishing a Bayesian network (BN) for estimating the reliability of a multi-state system with dependent behavior. Facilitated by BN tools, the reliability modeling and the reliability estimation can be conducted automatically. An illustrative example is used to demonstrate the performance of the method.

PL

Tradycyjne modele niezawodności, takie jak analiza drzewa błędów (FTA) czy schemat blokowy niezawodności (RBD), buduje się zazwyczaj w oparciu o tworzone przez inżynierów systemowych schematy zasad działania systemu, których przygotowanie wymaga dużych nakładów czasu i pracy. Jakość i poprawność tych modeli zależy od umiejętności i doświadczenia inżynierów, a same modele są trudne do zweryfikowania. Dzięki rozwojowi technik akwizycji i eksploracji danych oraz modelowania systemów, dane operacyjne złożonego systemu uwzględniające jego zależne, wielostanowe zachowania mogą być pozyskiwane i analizowane automatycznie. W artykule przedstawiono metodę konstrukcji sieci bayesowskiej (BN) opartą na algorytmie K2, która pozwala na ocenę niezawodności systemu wielostanowego o zachowaniach zależnych. Dzięki narzędziom BN, modelowanie i szacowanie niezawodności może odbywać się automatycznie. Działanie omawianej metody zilustrowano na podstawie przykładu.

10

Reliability analysis of complex uncertainty multi-state system based on Bayesian network

Wang Haipeng, Duan Fuhai, Ma Jun

Eksploatacja i Niezawodność

|

2019

|

Vol. 21, no. 3

419--429

EN

Reliability analysis of complex multi-state system has uncertainty, which is caused by complex structures, limited test samples, and insufficient reliability data. By introducing fuzzy mathematics and grey system theory into the Bayesian network, the model of the grey fuzzy Bayesian network is built, and the reliability analysis method of complex uncertainty multi-state system with the non-deterministic membership function and the interval characteristic quantity is proposed in this paper. Using the trapezoidal membership function with fuzzy support radius variable to describe the fault state of the component, it can effectively avoid the influence of human subjective factors on the selection of the membership function and solve the problem that the fault states of the system and its components are difficult to define accurately. And the conditional probability table containing interval grey numbers is constructed to effectively express the uncertain fault logic relationship between the system and its components. Moreover, a parameter planning model of the system reliability characteristic quantities is constructed, and the system reliability characteristic quantities are expressed as the form of interval values. Finally, two sets of numerical experiments are conducted and discussed, and the results show that the proposed method is an effective and a promising approach to reliability analysis for complex uncertainty multi-state systems.

PL

Analiza niezawodności złożonych systemów wielostanowych obarczona jest niepewnością związaną ze złożonością ich struktury, ograniczoną liczbą próbek badawczych i niewystarczającymi danymi dotyczącymi niezawodności. W przedstawionej pracy, wprowadzenie elementów matematyki rozmytej i teorii szarych systemów do sieci bayesowskiej umożliwiło budowę modelu szarej rozmytej sieci bayesowskiej i zaproponowanie metody analizy niezawodności złożonych systemów wielostanowych w warunkach niepewności, która wykorzystuje niedeterministyczną funkcję przynależności oraz pojęcie interwałowej wielkości charakterystycznej. Zastosowanie trapezoidalnej funkcji przynależności z rozmytą zmienną promienia nośnego do opisu stanu uszkodzenia komponentu, pozwala zniwelować wpływ subiektywnego czynnika ludzkiego na wybór funkcji przynależności i eliminuje konieczność precyzyjnego definiowania stanu uszkodzenia systemu i jego elementów składowych. Opracowana tabela prawdopodobieństw warunkowych zawierająca szare liczby interwałowe pozwala wyrazić niepewne zależności logiki uszkodzeń między systemem a jego składnikami. Ponadto, w pracy skonstruowano model planowania parametrów charakterystycznych wielkości niezawodności systemu wyrażonych w postaci wartości interwałowych. W ostatniej części artykułu omówiono dwie serie eksperymentów numerycznych, których wyniki pokazują, że proponowana metoda stanowi skuteczne i obiecujące podejście do analizy niezawodności złożonych systemów wielostanowych w warunkach niepewności.

11

Optimal maintenance strategy on medical instruments used for haemodialysis process

Tan Cher Ming, Narula Udit, Lai Lu An, Pandey Sumit, Tung Jung Hua, Yi Li Chung

Eksploatacja i Niezawodność

|

2019

|

Vol. 21, no. 2

318--328

EN

Haemodialysis machines are one of the important medical equipment which is used to treat renal failures and minimum downtimes are thus essential. Uninterrupted and constant use of these machines in hospitals worldwide makes them vulnerable to failures if not maintained properly. Consequently, the maintenance cost for dialysis machine is high. A method to implement a cost effective maintenance strategy is demonstrated in this work. Root Cause Based Maintenance (RCBM) strategy is employed at the component level to optimize the Reliability Based Maintenance schedules derived from the existing maintenance and failure data. In order to minimize the average cost of maintenance for Haemodialysis machines and ensure their high operational availability, a Cost-Model is derived, and Genetic Algorithm is employed for optimization in this work. The application of RCBM strategy results in cost saving of about 60% of the cost incurred using current maintenance scheme. Statistical and optimization calculations are performed using Reliasoft’s Weibull++ and MATLAB tools respectively.

PL

Aparaty do hemodializy to ważne urządzenia medyczne wykorzystywane w leczeniu niewydolności nerek, dlatego ich przestoje muszą być jak najkrótsze. Ciągłe, nieprzerwane korzystanie z tych urządzeń w szpitalach na całym świecie sprawia, że, w przypadku braku właściwej konserwacji, są one podatne na awarie. W związku z tym koszty konserwacji aparatów do dializy są wysokie. W prezentowanej pracy przedstawiono metodę wdrażania ekonomicznej strategii konserwacji. Wykorzystano strategię konserwacji opartą na analizie przyczyn źródłowych uszkodzenia (RCBM). Zastosowano ją na poziomie części składowych w celu optymalizacji harmonogramów konserwacji opartej na niezawodności (RBM) tworzonych na podstawie istniejących danych dotyczących konserwacji i uszkodzeń. Aby móc zminimalizować średni koszt konserwacji aparatów do hemodializy i zapewnić ich wysoką gotowość operacyjną, opracowano model kosztowy, a optymalizację przeprowadzono za pomocą algorytmu genetycznego. Zastosowanie strategii RCBM daje około 60-procentową oszczędność kosztów, jakie ponosi się przy użyciu obecnie wykorzystywanego programu konserwacji. Obliczenia statystyczne i optymalizacyjne wykonano, odpowiednio, przy użyciu oprogramowania Weibull ++ i MATLAB firmy Reliasoft.

12

Failure risk analysis of water distributions systems using hydraulic models on real field data

Studziński Andrzej, Pietrucha-Urbanik Katarzyna

Ekonomia i Środowisko

|

2019

|

nr 1

152--165

EN

At this paper the analysis of failure risk in the two water supply systems in the south-eastern Poland is presented. For this purpose the hydraulic models of the water networks created in the EPANET 2 on the basis of data obtained from the water networks operation were used. The consequences of failure of individual pipelines were determined. The areas that are most vulnerable to pressure fluctuations in the water supply system resulting from the failure of these pipelines, were located.

13

The probability of traumatic brain injuries based on tissue-level reliability analysis

Hazay Máté, Bojtár Imre

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2019

|

Vol. 21, no. 1

141--152

EN

Motor vehicle crashes are one of the leading causes of traumatic brain injuries. Restraint systems of cars are evaluated by crash tests based on human tolerance data, however, the reliability of data currently used has been questioned several times in the literature due to the neglect of certain types of effects, injury types and uncertainties. Our main goal was to re-evaluate the currently applied risk curve by taking the previously neglected effects into account. Methods: In this paper, the probability of traumatic brain injury was determined by reliability analysis where different types of uncertainties are taken into account. The tissue-level response of the human brain in the case of frontal crashes was calculated by finite element analyses and the injury probability is determined by Monte Carlo simulations. Sensitivity analysis was also performed to identify which effects have considerable contribution to the injury risk. Results: Our results indicate a significantly larger injury risk than it is predicted by current safety standards. Accordingly, a new risk curve was constructed which follows a lognormal distribution with the following parameters: μLN = 6.5445 and LN = 1.1993. Sensitivity analysis confirmed that this difference primarily can be attributed to the rotational effects and tissue-level uncertainties. Conclusions: Results of the tissue-level reliability analysis enhance the belief that rotational effects are the primary cause of brain injuries. Accordingly, the use of a solely translational acceleration based injury metric contains several uncertainties which can lead to relatively high injury probabilities even if relatively small translational effects occur.

14

Various response functions in lattice domes reliability via analytical integration and finite element method

Pokusiński B., Kamiński M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2018

|

Vol. 23, no. 2

445--469

EN

The main aim of this work is to verify an influence of the response function type in direct symbolic derivation of the probabilistic moments and coefficients of the structural state variables of axisymmetric spherical steel dome structures. The second purpose is to compare four various types of domes (ribbed, Schwedler, geodesic as well as diamatic) in the context of time-independent reliability assessment in the presence of an uncertainty in the structural steel Young modulus. We have considered various analytical response functions to approximate fundamental eigenfrequencies, critical load multiplier, global extreme vertical and horizontal displacements as well as local deformations. Particular values of the reliability indices calculated here can be of further assistance in the reliability assessment by comparing the minimal one with its counterpart given in the Eurocode depending upon the durability class, reference period and the given limit state type.

15

Dynamic diagnostic strategy based on reliability analysis and distance-based VIKOR with heterogeneous information

Li J., Duan R.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 4

610--620

EN

This paper presents a dynamic diagnostic strategy based on reliability analysis and distance-based VIKOR with heterogeneous information. Specifically, the proposed method uses a dynamic fault tree (DFT) to describe the dynamic fault characteristics and evaluates the failure rate of components using interval numbers to deal with the epistemic uncertainty. Furthermore, DFT is mapped into a dynamic evidential network (DEN) to calculate some reliability parameters and these parameters together with test cost constitute a decision matrix. In addition, a dynamic diagnostic strategy is developed based on an improved VIKOR algorithm and the previous diagnosis result. This diagnosis algorithm determines the weights of attributes based on the Entropy concept to avoid experts’ subjectivity and obtains the optimal ranking directly on the original heterogeneous information without a transformation process, which can improve diagnosis efficiency and reduce information loss. Finally, the performance of the proposed method is evaluated by applying it to a train-ground wireless communication system. The results of simulation analysis show the feasibility and effectiveness of this methodology.

PL

W artykule przedstawiono dynamiczną strategię diagnostyczną, w której wykorzystuje się oryginalne informacje heterogeniczne. Metoda ta bazuje na analizie niezawodności i opartym na odległościach algorytmie VIKOR. Dokładniej, przedstawiona strategia polega na wykorzystaniu dynamicznego drzewa błędów (DFT) do opisu dynamicznych charakterystyk błędów oraz ocenie intensywności uszkodzeń komponentów przy użyciu liczb przedziałowych, co pozwala rozwiązać problem niepewności epistemicznej. Ponadto, w proponowanej metodzie, DFT zostaje odwzorowane w dynamiczną sieć dowodową (DEN) w celu obliczenia niektórych parametrów niezawodności, a parametry te wraz z kosztem badań diagnostycznych tworzą matrycę decyzyjną. Opracowana dynamiczna strategia diagnostyczna opiera się na udoskonalonym algorytmie diagnostycznym VIKOR oraz wynikach wcześniejszej diagnostyki. Algorytm VIKOR określa wagi atrybutów w oparciu o koncepcję Entropii, co pozwala wyeliminować subiektywność oceny eksperckiej i ustalić optymalną kolejność działań diagnostycznych bazując bezpośrednio na oryginalnych informacjach heterogenicznych bez konieczności ich transformacji, co może poprawić efektywność diagnozy i zmniejszyć utratę informacji. Działanie proponowanej metody oceniano poprzez zastosowanie jej do diagnostyki systemu łączności radiowej pociąg–ziemia. Wyniki analizy symulacyjnej wskazują na możliwość praktycznego wykorzystania i skuteczność omawianej metodologii.

16

Bridges for pedestrians with random parameters using the stochastic finite elements analysis

Szafran J., Kamiński M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2017

|

Vol. 22, no. 1

175--197

EN

The main aim of this paper is to present a Stochastic Finite Element Method analysis with reference to principal design parameters of bridges for pedestrians: eigenfrequency and deflection of bridge span. They are considered with respect to random thickness of plates in boxed-section bridge platform, Young modulus of structural steel and static load resulting from crowd of pedestrians. The influence of the quality of the numerical model in the context of traditional FEM is shown also on the example of a simple steel shield. Steel structures with random parameters are discretized in exactly the same way as for the needs of traditional Finite Element Method. Its probabilistic version is provided thanks to the Response Function Method, where several numerical tests with random parameter values varying around its mean value enable the determination of the structural response and, thanks to the Least Squares Method, its final probabilistic moments.

17

Reliability analysis for multi-state system based on triangular fuzzy variety subset bayesian networks

He Q., Zha Y., Zhang R., Sun Q., Liu T.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2017

|

Vol. 19, no. 2

158--165

PL

W niniejszej pracy zaproponowano nową metodę analizy niezawodności systemów wielostanowych wykorzystującą sieci Bayesa (BN) oparte na rozmytych podzbiorach zmienności opisanych za pomocą trójkątnej funkcji przynależności. Metoda ta uwzględnia rozmyty charakter danych dotyczących uszkodzeń, wielostanowość systemu oraz zmienność prawdopodobieństwa wystąpienia uszkodzenia w czasie. BN, które znalazły zastosowanie w modelowaniu i metodach obliczeniowych, wykorzystuje się także do analizy niezawodności. W przedstawionych badaniach, analizę BN uzupełniono o elementy teorii zbiorów rozmytych wykorzystując do opisu prawdopodobieństwa wystąpienia uszkodzenia, podzbiory zmienności opisane przez trójkątną funkcję przynależności. Niepewność zależności logicznej pomiędzy awariami reprezentowanymi przez różne węzły sieci opisano za pomocą tabel rozmytego prawdopodobieństwa warunkowego. W pierwszej kolejności analizowano prawdopodobieństwo uszkodzenia każdego korzenia (węzła głównego) w funkcji czasu. Następnie, wyznaczono trójkątny rozmyty podzbiór zmienności, za pomocą którego opisano rozmyte prawdopodobieństwo uszkodzenia węzłów głównych. Podzbiór ten wykorzystano do analizy niezawodności systemu wielostanowego przy pomocy rozmytych BN. Artykuł kończy opis wypadku podczas ruchu wózka windy szybkobieżnej, który potwierdza skuteczność i możliwość praktycznego wykorzystania proponowanej metody. Wyniki pokazują, że proponowane podejście może skutecznie rozwiązywać na wczesnym etapie problemy związane z niepewnością informacji oraz wielostanowością systemu.

EN

In this paper, a novel reliability analysis method for multi-state system is proposed on the basis of triangular fuzzy variety subset Bayesian network (BN). The method considers fuzziness, multi-state, and variety of failure probability over time. With advantages in modeling and computation, the BN is utilized for reliability analysis. Fuzzy set theory is introduced into the BN analysis by using triangular fuzzy variety subset to describe failure probability. The uncertainty of fault logical relationship between different nodes is described through fuzzy conditional probability tables. As a function of time, the failure probability of each root node is analyzed first. Subsequently, the triangle fuzzy variety subset is established to describe the fuzzy failure probability of root nodes. This subset is applied to analyze the reliability of multi-state system fuzzy BN. Finally, a case study on the car free movement accident of flexible high-speed elevator lift system is used to demonstrate the effectiveness and practicality of the proposed method. Results show that the proposed approach could effectively address the problems on information uncertainty and multi-state in the early stage.

18

Stabilization of fly ash and lime sludge composites: Assessment of its performance as base course material

Sahu V., Srivastava A., Misra A. K., Sharma A. K.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 17, no. 3

475--485

EN

In the present study, two potential industrial waste materials, such as, fly ash (FA) and lime sludge (LS) that are generated in bulk quantities and poses environmental hazards were mixed and stabilized using lime (CL) and gypsum (G) in order to make them suitable for use in Civil Engineering construction applications. Different mix proportion of FA and LS stabilized with different % of CL and G were studied and tested for unconfined compressive strength (UCS), split tensile strength test (STS) and California bearing ratio (CBR) to check the suitability of prepared composite for construction industries. It is noted that the optimal composition consisted of FA and LS in 1:1 ratio, 12% CL and 1% G content. The composite was also found to be durable with no leaching of heavy metals. Further, the selected composite was further studied for the microstructural development through scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) to understand the phenomenon of chemical process or reaction and reason for strength gain. The developed composite (50FA + 50LS + 12CL + 1G) is suggested for application as base course layer material in flexible pavements due to its good requisite strength and durability. It is further highlighted that issues of uncertainty in strength and stiffness characteristics of pavement layer materials and its implications on analysis and design of flexible pavements can be studied through reliability based approach in combination with numerical analysis and Monte Carlo simulations.

19

Niezmienniczość analizy niezawodności realizowanej hybrydową metodą Monte Carlo

Kaliszuk J.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 11

42--43

PL

Na przykładzie analizy niezawodności stalowego dźwigara przedstawiono problem niezmienniczości hybrydowej symulacji Monte Carlo (HMC), wykorzystywanej do wyznaczenia wartości indeksu niezawodności β. Obliczenia realizowano w dwojaki sposób, tj. na podstawie: ESM (Empirical Second Moment), czyli aproksymowanych wartości dwóch pierwszych momentów rozkładu prawdopodobieństwa przyjętej funkcji stanu granicznego g(X) oraz ECD (Empirical Cumulative Distribution), czyli empirycznej dystrybuanty wartości funkcji stanu granicznego g(X). Każdą analizę realizowano w przypadku dwóch, tożsamych postaci funkcji stanu granicznego g1(X) i g2(X). Porównano otrzymane wyniki i stwierdzono, że: wartości indeksu niezawodności β, obliczone metodą ECD są takie same niezależnie od przyjętej postaci funkcji stanu granicznego gi(X), natomiast obliczone metodą ESM są na ogół różne. Oznacza to, że analiza realizowana wg procedury ESM jest niezmiennicza w odróżnieniu od procedury ECD.

EN

On an example of the reliability analysis of a steel girder was presented the problem of the invariance of the hybrid Monte Carlo (MC) simulation. The analysis was limited to determining the value of the reliability index β. The computations were carried out in two ways: on the grounds of the approximated value of the two first moments of the probability distribution of the accepted function of the g(X) limit state – ESM (Empirical Second Moment) or of empirical distribution function of the limit state function value g(X) – ECD (Empirical Cumulative Distribution). Each analysis was carried out for two identical forms of limit state function g1(X) i g2(X). The results obtained were compared and the findings lead to the conclusion that: the values of the reliability index β, computed with the ECD method are the same independently of the accepted function of the limit state gi(X); but computed with the ESM method, are in the majority of cases different. It means that analysis carried out with the ESM procedure is invariant in contrast the ECD procedure.

20

Probabilistic buckling analysis of the beam steel structures subjected to fire by the stochastic finite element metho

Świta P., Kamiński M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2016

|

Vol. 21, no. 2

485--510

EN

The main purpose is to present the stochastic perturbation-based Finite Element Method analysis of the stability in the issues related to the influence of high temperature resulting from a fire directly connected with the reliability analysis of such structures. The thin-walled beam structures with constant cross-sectional thickness are uploaded with typical constant loads, variable loads and, additionally, a temperature increase and we look for the first critical value equivalent to the global stability loss. Such an analysis is carried out in the probabilistic context to determine as precisely as possible the safety margins according to the civil engineering Eurocode statements. To achieve this goal we employ the additional design-oriented Finite Element Method program and computer algebra system to get the analytical polynomial functions relating the critical pressure (or force) and several random design parameters; all the models are state-dependent as we consider an additional reduction of the strength parameters due to the temperature increase. The first four probabilistic moments of the critical forces are computed assuming that the input random parameters have all Gaussian probability functions truncated to the positive values only. Finally, the reliability index is calculated according to the First Order Reliability Method (FORM) by an application of the limit function as a difference in-between critical pressure and maximum compression stress determined in the given structures to verify their durability according to the demands of EU engineering designing codes related to the fire situation.