可靠度理论论文范文第1篇

关键词：工程结构可靠度综述

对于结构可靠性这一学科，从其诞生到现在已经有了长足的发展：从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性以及近年来提出的非概率可靠性，使得这一理论日臻丰富和完善，并深入渗透到各个学科和领域。

一、结构可靠性理论研究历史

长期以来，人们就广泛采用“可靠性”这一概念来定性评价产品的质量。这种靠人们经验评定其产品可靠、比较可靠、不可靠，没有一个量的标准来衡量。1939年，英国航空委员会出版的《适航性统计学注释》一书中，首次提出飞机故障率不应超过10-5次3h，这可以认为是最早的飞机安全性和可靠性定量指标[1]；二战后期，德国的火箭专家R.Lusser首次对产品的可靠性作出了定量表达。他提出用概率乘积法则，将系统的可靠度看成是各个子系统可靠度的乘积，从而算得V-Ⅱ型火箭诱导装置的可靠度为75%[2]；1942年，美国麻省理工学院一个研究室开始对真空管的可靠性进行深入的调查研究工作。二战期间，军用电子设备的大量失效使美国付出了相当惨重的代价。于是引起了美国军方对可靠性问题的高度重视，同时率先对可靠性问题进行了系统地研究，并于1952年成立了“电子设备可靠性咨询组”，简称AGREE(AdvisoryGrouponReliabilityofElectronicEquipment)。该组织于1957年发表了著名的《电子设备可靠性报告》。报告中提出了一套完整的评估产品可靠性的理论和方法。该报告被公认为是可靠性研究的奠基性文献。1965年，国际电子技术委员会(IEC)设立了可靠性技术委员会TC-56，协调了各国间可靠性术语和定义、可靠性的数据测定方法、数据表示方法等。上世纪60年代以来，可靠性的研究已经从电子、航空、宇航、核能等尖端工业部门扩展到电机与电力系统、机械设备、动力、土木建筑、冶金、化工等部门[3]。

结构可靠性理论的产生，是以20世纪初期把概率论及数理统计学应用于结构安全度分析为标志，在结构可靠度理论发展初期，只有少数学者从事这方面的研究工作，如1911年匈牙利布达佩斯的卡钦奇就是提出用统计数学的方法研究荷载及材料强度问题；1926年德国的迈耶提出了基于随机变量均值和方差的设计方法，这是最早提出应用概率理论进行结构安全度分析的学者之一。1926～1929年，前苏联的哈奇诺夫和马耶罗夫制定了概率设计的方法，但当时方法不够严格，因此，未付诸实施。1935年斯特列律茨基，1947年尔然尼钦和苏拉等人相继发表了这方面的文章，结构安全度的研究逐渐开始进入了应用概率论和数理统计学的阶段。值得指出的是，弗罗伊登彻尔差不多和尔然尼钦等人同时开展了结构可靠性的研究工作。他提出的在随机荷载作用下结构安全度的基本问题首次得到工程界的赞同和接受。1947年他发表了“结构安全度”[4]一文，奠定了结构可靠性的理论基础。

从20世纪40年代初期到60年代末期，是结构可靠性理论发展的主要时期。现在所说的经典结构可靠性理论概念大致就是这一时期出现的。随着结构可靠性理论研究工作的深入，经典的结构可靠性理论得到了全面的发展。基于概率论的结构设计方法逐渐被工程界所接受。但在这一时期，结构可靠性理论还未能马上被工程界广泛应用，其原因如下[5]：

1．传统的确定性结构设计方法当时在人们头脑中根深蒂固，认为没必要改变已用的结构设计方法，而且，结构的失效很少发生，即使发生结构失效，绝大数是由于人为差错造成的，并非结构设计方法问题。

2．基于概率理论的结构设计方法似乎比传统的确定性结构设计方法麻烦，涉及到当时比较难处理的统计数学问题。

3．当时有用的统计数据极少，不足以定义重要的荷载、强度的尾部分布。

除上述妨碍结构可靠性理论应用的原因外，当时结构可靠性理论本身也面临两大难题：

（1）结构可靠性理论所采用的数学模型不足以完全准确地反映应用情况，即模型误差是未知的。

（2）即使是对一个简单的结构，其失效模式可能多到难以计数，更不用说进行可靠度分析。

因此，二十世纪60年代初期，许多学者致力于克服上述困难的研究。例如林德等人把规范化的结构设计问题定义为寻求一套荷载和抗力系数的最优值问题，他们建议采用一种迭代过程确定结构的安全度和造价，康奈尔（C.A.Cornell）等人提出了与尔然尼钦相同的一次二阶矩法，并建立了比较系统实用的一次二阶矩设计方法，利用结构的可靠指标β，而不是失效概率Pf，，作为结构可靠性的一种量度量，使结构的可靠性理论达到实用的目的。

二、国内外工程结构可靠性理论研究现状

二十世纪70年代至80年代，是结构可靠性理论完善并被各国规范、标准相继采用时期，自从康奈尔（C.A.Cornell）提出了一次二阶矩法之后，林德（N.C.Lind）根据康奈尔（C.A.Cornell）的可靠指标，推证出一整套荷载和抗力安全系数，这次研究使可靠度分析与实际可接受的设计方法联系起来。随后，德国的拉克维茨（R.Rackwitz）和菲斯勒（B.Fiessler），对基本变量为非正态分布情况提出了一种等价正态变量求法，这种方法经过系统改进之后，作为结构安全度联合委员会（JCSS）的文件附录推荐给土模工程界。该方法也被许多国家规范所采纳，我国的《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）[6]也是以该方法作为可靠性校准的基础[7]。

三、桥梁结构可靠性理论研究现状

桥梁可靠性设计要解决的问题是[8]：在结构承受外荷载和结构抗力的统计特征已知的条件下，根据规定的目标可靠指标，选择结构(构件)截面几何参数,使结构在规定的时间内，在规定的条件下，保证其可靠度不低于预先给定的值。可靠性的数量描述一般用可靠度。我国对结构可靠度的研究只限于理论方面，且侧重于可靠度设计方面，对结构耐久性方面的研究，特别是对耐久性评估理论的研究还很落后。实际上对现有桥梁结构做出正确的可靠性评估，准确预测出其剩余寿命，才能保证结构在寿命延续期内的安全性，节省大量的维修加固资金。我国在桥梁设计过程中，存在着考虑强度多而考虑耐久性少;重视强度极限状态不重视使用极限状态;重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护，使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。近几年来，国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳损坏(如结构开裂、变形过大等)所导致，从而严重影响桥梁结构的承载能力和使用性能。为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性，减少早期桥梁病害，从而节约后期桥梁的维修费用，因而对桥梁结构可靠性研究非常必要和迫切[9]。

四、工程结构可靠性理论研究发展趋势

进入二十世纪80年代后，结构系统的可靠性理论研究工作已经成为结构工程中的研究热点，并已出版了许多专著，对于复杂的结构系统可靠度分析和先进的计算方法蓬勃发展。概括而言，如下几方面是结构可靠度理论研究的热点：

1．结构系统的可靠度分析。对于结构系统可靠度分析的非常复杂的研究课题，许多学者对此从不同角度进行了研究，提出了一些概念和方法。如结构可靠度分析的一阶矩概念及荷载为FerryBorgesCastanheta组合情况下的计算方法问题；利用系统系数，针对结构各种破坏水平所对应的极限状态不同，计算系统可靠度并进行结构设计的方法；利用蒙特卡洛（Monte-Carlo）法采用重要抽样技术计算结构系统的可靠度等，同时，一些学者还研究了系统可靠度界限的问题。总之，系统可靠度分析研究内容丰富，难度较大。

2．对结构极限状态分析的改进，除考虑强度极限状态外，还应考虑结构的正常使用极状态、破坏安全极限状态，以及地震和其他特殊情况下考虑能量耗损极限状态等。

3．目标可靠度的量化问题。虽然校准法已经部分解决了这个问题，但与实际情况相比，这方面的问题还远远没有解决。

4．人为差错的分析。许多结构的失效并非由荷载、强度的不确定性造成，而往往是设计、施工、使用等环节中人为差错造成的，这方面事例很多，已成为目前研究热点之一。

5．在役结构的可靠性评估与维修决策问题。对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科，它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论，而且，与施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等有密切的关系。同时，经典的结构可靠性理论，在在役结构的可靠性评估中也必将得到相应的发展。

6．模糊随机可靠度的研究[10]。模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容，随着模糊数学理论与方法的完善，模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展。

五、结语

桥梁工程问题的解决总是理论与工程经验的结合，掌握的知识越多，主观经验越少，桥梁结构的设计越合理，这也正是桥梁工程技术研究追求的目标。桥梁结构可靠度理论研究是内容极其丰富且复杂的重大研究课题，不仅仅在理论上有许多重大问题需要解决，而且，将其应用到桥梁结构设计、评估及维修决策之中尚有许多细致的工作要做。

参考文献

[1]王超，王金等．机械可靠性工程[M]．北京：冶金工业出版社．1992．

[2]刘惟信．机械可靠性设计[M]．第一版,北京：清华大学出版社．1995．

[3]拓耀飞，李少宏．论结构可靠性的发展[J]．榆林学院学报．2006,16(4):32-35．

[4]A.M.Freudenthal,Safetyofstructures,Trans.ASCE,112(1947)．

[5]刘玉彬．工程结构可靠度理论研究综述[J]．吉林建筑工程学院学报,2002,19(2):41-43．

[6]中华人民共和国国家标准．建筑结构设计统一标准(GBJ68－84)．北京,1985．

[7]贡金鑫，赵国藩．国外结构可靠度理论的应用与发展[J]．土木工程学院．2005,38(2):1-7．

[8]张建仁，刘扬．结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用[M]．北京：人民交通出版社．2003．

可靠度理论论文范文第2篇

相关的从业工程技术人员也经历了以经验为主的安全系数法的旧规范到基于可靠度理论的极限状态法设计的新规范的“转轨”。新近入行的技术人员不必“转轨”，直接采用新规范，但新规范的基础———可靠度理论，只在极少数大学开设，这造成了理论与实践的脱节，学生从业后对规范理解不够深入和透彻面对规范的“转轨”，我校的相应教学还没跟上，作为规范的核心内容工程结构可靠度原理在本科阶段是不学的。事实上，为了方便学生以后从事土木工程，需要在本科生阶段就进行教学，可以在本科生高年级开设。目前只在研究生阶段学习，除了了解基于可靠度的规范外，也为学生科研提供了新方法，开拓了视野。

二、《工程结构可靠度》教学体系探讨

《工程结构可靠度》教学体系，应包括可靠度分析的基本方法，可靠度方法在不同地区、不同行业的实施情况，即规范，可靠度研究的进展情况，让学生对可靠度在土木行业的应用和研究有较深入的理解，为学生的研究开阔视野。具体分析有以下几点。

1.教学目的。《结构可靠度分析》是为土木研究生开设的课程。本课程主要介绍结构分析中的可靠度理论、方法和应用。目前我国工程结构设计，已从传统的安全系数的方法转变为基于可靠度理论的状态设计方法。传统的设计方法没有充分考虑设计参数的不确定性，而可靠度理论则较充分地考虑了参数的随机变异性，广义可靠度则还能进一步考虑模糊不确定性和未确知性，是结构设计理论与实践发展的必然方向。课程目的是通过教学让学生学会从随机概率分析的角度来处理力学和结构问题。

2.教学内容选择。工程结构可靠度教学采用的教材是《工程结构可靠性设计原理》，参考教材是《结构可靠度理论》，内容包括：工程结构可靠度研究历史简介，传统设计方法和半概率设计方法，中心点法———次二阶矩理论之一，验算点法———次二阶矩理论之二，荷载及抗力的统计分析，近似概率法的应用，材料性能的质量要求和控制，以及工程结构可靠度理论发展中的几个问题。本课程学习的重点是一次二阶矩理论、概率极限设计实用表达式和结构体系可靠度。由于是研究生课程，在讲授时增加了结构的稳健性与抗倒塌设计，既有结构可靠性评估，又有岩土工程可靠度等内容，为学生科研提供参考。

3.教学方法。当今教育注重知识讲授与能力培养的统一。知识是能力的基础，能力是已获知识应用的手段和体现。

（1）在课堂教学方法上，采用小班教学，课堂教学方式相对比较灵活。根据教学内容的不同可采用讲解、回答问题、讨论、自学等多种教学方式。

（2）将多种教学手段引入教学体系。除常规教学手段外，还可采用多媒体技术，比如ppt、视频、动画，以形象直观地展示教学内容，使学生理解更加容易，另外，由于土木工程的普遍性，还可以采用带学生现场参观的形式，拉近课堂与现实的距离。这些教学表现形式的多样化，大大提高了教学效率和质量。

（3）提升学生的科研意识。课堂上重视科研现状和科研前沿的介绍，让学生了解相关方面的研究情况。

4.重视应用网络。在互连网发达的今天，学生上网几乎成了习惯。充分利用这个条件，让学生从网上搜集资料，自己了解和解决一些对他们相对有难度的问题。培养学生搜集、查阅资料、综合资料的基本科研能力。

5.提高教师素质。教师的素质直接关系着教学的质量和效果。深厚的基础理论和广博的专业知识，一定的生产实践经验，相当的科学研究能力，是对现代大学教师的时代要求。教师须注重调整知识结构体系，努力学习新技术，才能保证在教学中有效地提高讲授的质量，较好地提升学生的工程意识和科研意识。当然，作为教师的一般素质要求的提升也不可懈怠，比如表达能力、与学生互动的能力、敏感捕捉学生疑惑点的能力等。教师自身素质的提升，是保证土木《工程结构可靠度》良好教学效果的动力和源泉。

三、《工程结构可靠度》教学实践总结

结合教学实践，下面是对《工程结构可靠度》的教学实践总结。

1.精心组织教学，全力保证教学质量。在学生掌握结构可靠度教学目的的基础上，让学生学会如何把结构可靠度用于自己的研究领域；利用多样化的教学手段，培养学生理解、解决实际问题的能力。

2.拓展课堂教学，开展多层次多种形式的教学活动。对于可靠度相关的概率、数理统计、随机振动等数学知识，采用重点讲解与学生自主学习相结合，对于规范现状及发展趋势，科研现状及发展趋势，在课堂讲解时穿行，开设与教学内容相关的专题讲座，开拓学生的视野，对可靠度有较深入的了解。结果表明：通过学习拓展、前沿讲解和专题讲座，学生巩固了所学知识，开阔了视野，丰富了结构可靠度的教学内容。

3.结合科研与实际工程，提升教师素质。做好科研课题，积极参加实际工程，可以有效提升教师的素质。做好科研，才能把握土木结构可靠度的快速发展，及时调整知识结构，拓展知识面，了解新技术和新方法。积极参加实际工程，才能提高动手能力，增强工程素质。实践表明：通过将科研和工程实践成果引入教学，能深入浅出，避免纸上谈兵，有效增强教学效果。

可靠度理论论文范文第3篇

关键词 机械；可靠性设计内涵；现代可靠性设计

中图分类号TH12 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）96-0064-02

关于机械可靠性的研究最早出现在电子产品领域，时间可以追溯到上个世纪中叶，各国的机械可靠性研究都是从航天以及军工领域开始的。随着经济以及科技的不断进步，可靠性研究逐渐由军工转入到民用的范畴，并慢慢变成经济竞争的重点。传统的机械设计重点在于强度，而可靠性设计的重点集中在产品的材料、规格以及其在载荷情况下表现出来的随机性以及分散性上面。传统的设计可靠性主要表现为载荷与机械产品强度之间的关系，如果材料强度高于载荷则为安全，反之便是不安全，而新的可靠性设计则是关注机械安全使用的机率以及达到预定使用时间的机率，这种新的可靠性设计理念以概率为基础，是机械设计理念的重大发展。

1 机械可靠性设计的概述

1.1 对机械可靠性概念的理解

一般意义上的机械可靠性，是指机械类的产品和系统在规定的时间以及工作条件下能够进行功能有效实现的一种能力，是机械产品质量的一个重要衡量标准。一般来说，可靠性设计的内涵还可以从四个方面进行更深一层的阐释，第一，关于可靠性设计的对象，机械产品和系统是从广义上来说的，它的对象既可以是整套的系统设备，也可以是一个子系统甚至是一个设备或者部件；第二，可靠性设计的重点是规定的时间，可靠性作为一种衡量产品的时间质量指标，关系到产品质量能够持续的时间，通常情况下随着时间的增加可靠性会减小；第三，机械的使用条件是进行可靠性设计的前提，可靠性的设计会根据实际使用条件的变化而变化，没有了使用条件作为前提，可靠性设计就没有意义了。第四，可靠性设计的实质就是对规定的功能进行设计，使其使用功能能够延长到尽可能长的时间。

1.2 机械可靠性设计的特点和基本理论

机械可靠性是一个比较笼统的概念，由于机械产品的种类非常多，所以在可靠性方面的要求也是不同的。机械产品的用途多种多样，这也决定了它们在结构和工作原理方面的差异，另外还有一些特殊的机械零件。对于使用要求、用途和结构都不同的机械来说，其可靠性也是存在差别的，相应的可靠性的计算理论和办法也不同。机械一般都处在较为复杂的使用条件之中，对于所受的载荷很难进行确定，载荷的大小和类型会因为实际工作条件的变化而改变，所以要进行准确的载荷测定需要进行多次的实验。但是实际工作中，长时间实验的测算是不容易实现的，很难进行准确的载荷谱测算，当然也会为可靠性的设计带来一定的制约。一方面可靠性设计会对机械的可靠性造成直接的影响，另一方面使用环境、制作工艺和过程也会影响到机械产品的可靠性。因为这些因素存在着很大的不确定性，所以在进行可靠性设计的时候，一定要将这些因素考虑进来，尽可能的避免设计方面的偏差。

我们知道，大部分的机械产品都是由很多不同功能的零件组织而成，通过螺栓和丁卯等将零件连接成一个整体。在进行机械可靠性设计的时候，要将连接形式看成虚拟的一个零件，这些零件能够在很大程度上影响机械的可靠性，所以也要被纳入可靠性设计的范畴之中。这些虚拟的零件会因为采用的连接方式以及工人的安装质量不同而改变，不好的连接状态也会给机械可靠性带了很坏的影响，所以在进行可靠性设计的时候也要加以注意。

设计理论的科学和准确是机械产品可靠性的前提和基础，也是可靠性实现的必要准备。在实际的设计中，一定要从机械产品的实际情况出发，选用最佳的设计理论和办法，其中，应力-强度相干的理论是基本理论之一，它明确了机械可靠性与所受载荷之间的基本关系，针对应力-强度相干理论，逐渐产生了以矩和矩方法为基础和以可靠性概率理论为基础的可靠性理论，对于可靠性设计的方法进行了扩充，在内容方面延伸到了有限寿命、疲劳程度等方面，还针对不同的机械功能系统进行了分别的可靠性设计研究。

2 现代可靠性设计方法

近年来，由于机械建造以及科学技术的不断前进，越来越多的新知识、新理论被应用到机械产品的设计中来，机械产品的更新变得越来越快。在计算机技术以及数学理论的基础上，机械可靠性的设计方法也有了很大的进步，为复杂环境下的机械可靠性设计问题找到了解决的途径。

现代的可靠性设计中，灵敏度以及重分析的加入是一种很有效的方式。通常所说的灵敏度，是指在对复杂的机械进行可靠性设计时，由于存在很多几何以及物理因素的影响，如果改动设计方案的话，我们希望找到能给产品特性带来对多变化的参数，也就是说机械产品的性能对哪些参数的变化感应最灵敏，针对这些参数对机械产品进行灵敏度方面的测试，就称为灵敏度的分析。如果灵敏度分析的过程中，发现了对产品的可靠性有较大影响的因素，那么在进行设计的时候就要进行重点的控制，使产品保持充分的可靠性，相反的，如果发现对可靠性影响较小的因素，在进行设计时就可以降低机械分析的难度，直接将其按照可靠值来计算。这种设计方法，在弄清产品性能变化与参数之间的关系基础上，进行有针对性的可靠性设计，可以使机械产品的可靠性增强，同时在性能和使用寿命上都得到提高。

在通过灵敏度进行机械可靠性设计的基础上，我们还可以发展出一个使灵敏度因素达到极小化进而使机械性能达到稳健性的设计方式。这种方法的设计理念就是尽量减少灵敏度大的因素的使用，设计出容差更大的产品，这种稳健性的设计方法能够有效减少资金和人员的重复投入，降低设计中的盲目性，不仅具有成本低的特点，而且具有很强的稳定性。

3 结论

综上所述，机械的可靠性设计是一个不断发展的过程，随着科技的不断进步，相关人员应该在实际经验的基础上，不断吸收新的理论和观念，对于机械产品的可靠性设计进行不断的研究，使机械产品能够在更长的时间内提供更加高质和安全的功能服务。

参考文献

[1]潘爽.浅谈机械产品可靠性设计[J].电子机械工程，2010（1）.

可靠度理论论文范文第4篇

Abstract： The significance of CMCC provincial main optical transmission network MESH is to improve the reliability of the nodes to the aggregation node so as to improve the network safety. This article analyzes the newly built optical routing according to reliability theory and finally provides guidance for the selection of optical routing.

关键词： 光缆路径；可靠性分析；可靠度

Key words： optical routing；reliability analysis；reliability

中图分类号：O224 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）35-0305-02

1 可靠性理论概述

可靠性，是指单元或由单元组成的系统在一定条件下完成其预定功能的能力。单元是元件、器件、部件、设备等的泛称。单元或系统的功能丧失，无论其能否修复，都称之为失效。可靠性理论即以失效现象为其研究对象，因而涉及工程设计、失效机理的物理和化学分析、失效数据的收集和处理、可靠性的定量评定以及使用、维修和管理等范围。

运用概率统计和运筹学的理论和方法，对单元或系统的可靠性作定量研究。它是可靠性理论的基础。通过数学模型定量研究系统的可靠性，并探讨它与系统性能、经济效益之间的关系，是可靠性数学理论的主要方法。

2 MESH化传输网络的可靠度分析

一般来说，对于节点数量为n个网络，其链路数量的最大值为eij=■│i=1，2，…，n；j=1，2，…，n。

图1中仅以4个节点做为示例，即节点数为n=4。构建全网状网络，对于现实网络中不存在的链路，可将其相关值赋为0或1。

根据图1，该模型中将引入多个参数用来进行表征。具体参数如下：

①r（i，j）：表示节点i与节点j间单条链路的可靠度，对于不存在链路该值为0，同时，由于设备故障概率要远小于光缆故障概率，为简化计算，暂不考虑设备的可靠性，即默认为设备的可靠度为1；②R（i，j）：表示节点i与j间的混联系统的可靠度；③d（i，j）：表示实现节点i与j间的通信而增加的相应费用；④G（i，j）表示某网络结构图的邻接矩阵，由于网络的双工性，此网络结构图可视为无向图。⑤gij表示G（i，j）中的元素值；⑥am（m=1，2，3，…，■）表示矩阵G （k，h）（i，j）k∈i，h∈j中，节点k与节点h的连通度，若有链路可达（连通），am=1，或元链路可达（不连通）am=0。⑦ρ （k，h）（i，j）表示节点k与h间的链路在一张复杂网络是的临界重要度[3]。

通过对一张全网状网的复杂网络进行可靠度的计算，得出某一链路的临界重要度，以确定该条链路在全网进行通信时的重要程度。同时根据其费用情况，选择经济合理，安全可靠的光缆段落进行建设。

3 不同光缆链路对可靠性的影响

在通信网络中，若网络的可靠度低于预定的可靠度，则应该通过提高元部件可靠度来改善整个网络可靠度。但是，对于大型的网络结构而言，由于其中所包含的元部件非常多，若从提高整个网络中每个元部件可靠度着手的话，势必会导致消耗大量的人力和时间。我们可以通过改善网络中少数比较重要的，即影响整个网络可靠性性能比较大的元部件的可靠性，从而可大量节省人力资源和时间的消耗[2]。

假设通信网络中涉及到的所有的光缆可靠度，分别记为，r（i，j）（i，j=0，1，…，n）。则通信网络可靠度函数为

R（i，j）=f[r（i，j）]。这里我们定义偏导数■×■为节点i与j间光缆的临界重要度，由此定义以及偏导数的数学意义就可以很容易看出，临界重要度越大的部件，其可靠度的改善对整个网络可靠度R（i，j）的改善增益越大。

任何两个节点之间通信均为规划路径的并集，其可靠度最终均可以经过复杂系统的分解，表示为各部件的函数。对于暂无实际路由的情况，可以假定存在多条可靠度为0的部件，经过各节点间的可靠性函数及偏导数的计算，便可以知道各部件对于整个网络可靠性提高的增益程度。然而在■×■中，r（i，j）不可为0，因为其值为0，无法表示出其对整个网络的影响。因此在此情况下，可根据该段落的实际长度和敷设环境，经验判断其建成后的可靠度，进行赋值，然后再进行计算，便能够准确的体现出该段光缆段落相对于全网通信的重要程度。网络建设时，可以有侧重的对改善对整个网络可靠度R（i，j）的改善增益较大的部件进行投资建设。

一张复杂的通信网络，在进行光缆建设时，对于绝对集中型业务，设汇聚节点为k，按照上述的计算过程，可以得到一个关于k的■×n的矩阵：

■ ■ … ■■ ■ … ■■ ■ … ■ … … … …■ ■ … ■ … … … …■ ■ … ■横向求和得ρ （k，i）（i，j）ρ （k，i）（1，2）ρ （k，i）（1，3）ρ （k，i）（1，4） … ρ （k，i）（i，j） …ρ （k，i）（n-1，n）

当业务流量不再呈集中型，而呈分散型时，将会得到一个三维矩阵，即在以上矩阵的基础上，k执行1至n的循环，届时ρ（i，j）=■ρ （k，i）（i，j）。

然而，可靠性仅是光缆建设的一个参考因素，而投资也是光缆建设的一个重要参考因素。需要根据光缆的可靠性和投资因素进行综合评价。具体的评价方法为分别将可靠性和投资赋予权重，表示为wk和wt，乘以相应的权重后，比较该列矩阵的各行的值，便可得出应优先建设的路由排序值：

方案（1，2）方案（1，3）方案（1，4） … 方案（i，j） …方案（n-1，n）=wk×ρ （k，i）（1，2）ρ （k，i）（1，3）ρ （k，i）（1，4） … ρ （k，i）（i，j） …ρ （k，i）（n-1，n）+wt×ρ （k，i）（1，2）ρ （k，i）（1，3）ρ （k，i）（1，4） … ρ （k，i）（i，j） …ρ （k，i）（n-1，n）

选择可选方案中最大的方案（i，j）值，即为最优先建设的光缆段落。

4 模型建立与求解

本文将以黑龙江移动省干网络为例，进行模型建立与求解。按照投资计划，黑龙江移动将选择两条可行段落的光缆进行建设，即哈尔滨—牡丹江和哈尔滨—肇源。本文将结合可靠性的计算对以上两段光缆的优选进行验证。

4.1 参数取值如表1所示。由于在网络建设前，基于光缆建设难度和投资造价等因素，已经选定了拟建路由，本文对这两条拟建路由进行分析。

4.2 可靠性分析：各节点间可靠性计算 按照前面的介绍，求得各节点与哈尔滨之间通信临界重要度的值如下面的矩阵所示：

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■=2.6×10-6 1.8×10-6 1.2×10-6 1.8×10-6 2.7×10-6 1.9×10-6 1.1×10-6 0.9×10-63.2×10-6 1.8×10-6 0.9×10-6 1.1×10-6 0.9×10-6 1.86×10-6 1.7×10-6 2.7×10-6

横向求和为：ρ（k12）ρ（k13）=1.415*10-5）1.403*10-5。取ρ′（k12）ρ′（k13）=1.4151.403，wk=0.4，wt=0.6。

两条光缆的投资额对比为d（k12）d（k13）=1.356千万）1.553千万

显然，建设哈尔滨至牡丹江段落的光缆优于建设哈尔滨至肇源段落的光缆。因此，在进行光缆建设时，将主要依据可靠性理论进行新建光缆路径的选择。选择路由可达且对传输网可靠性的提高影响较大的段落进行建设或优化，是网络向MESH化演进光缆层面的主要建设思路。

参考文献：

[1]李阿男，刘海涛.一种基于可靠性的简化ASON方案[J].中国科技博览，2011（35）：63-63.

可靠度理论论文范文第5篇

【关键词】建筑施工安全；可靠性分配；可靠性模型

现有的建筑施工安全领域的研究大多是从管理体制，施工人员素质、法律法规与安全文化建设等角度来研究建筑施工安全管理体系的构建。这些研究对于建筑施工安全管理具有非常重要的意义，但是却忽视了该体系建设的可靠性。在体系工作过程中，倘若某个环节失效或发生故障，从而导致整个体系瘫痪，将会给建筑施工带来不可估量的损失。鉴于可靠性工程的许多分析方法都能用于安全系统工程领域，本文将可靠性分配理论与系统安全分析相结合，在给定建筑施工安全系统防御目标值条件下，建立可靠性分配模型，确定基本事件可靠度，从而为建筑施工安全管理系统的优化提供理论依据。

1．建筑施工安全管理系统可靠性模型

对建筑施工安全管理系统可靠性的研究，需要给出建筑施工安全系统功能的定义。根据建立建筑施工安全管理系统的目的，本文认为可定义建筑施工安全管理系统的功能为最大限度地防止建筑施工事故或灾害的发生，在事故一旦发生时，系统应能启动相应的应急预案，进行人员救助和财产保全，对事故进行控制和后处理，防止次生事故的发生，迅速进行事故紧急修复以保证施工作业的正常进行。根据建筑施工安全管理系统的特点，应当将其作为可修系统考虑。建筑施工安全管理系统可划分为事故预防和应急处理两个单元，其中应急处理为由事故预警、应急反应和事故控制及后处理3个子系统组成的应急处理虚单元。只有这两个单元全部失效，才会导致整个系统功能的丧失。在应急处理虚单元内，事故预警、应急反应和事故控制及后处理3个子系统中的任何一个失灵，都会造成应急处理虚单元功能的丧失。而建筑施工安全管理系统可靠性的分析必须尽可能多地考虑中间事件和基本事件对系统功能的影响。

2．结构可靠性分析方法

结构设计的目的是使结构在预定的使用期限内满足设计所预期的各种功能要求，并具有足够的可靠性。衡量一个结构构件是否安全，能否满足预期的功能要求，也就是研究该构件所承受的荷载效应S和构件自身抵抗能力R的相关关系，以使结构设计既安全又经济。一般SR不安全不可靠，S=R处于极限状态。我国以往的各本结构规范曾采用过下列方法。容许应力法：安全性用材料强度除以安全系数后得出的容许应力的形式来保证；破损阶段设计法，使按经验确定的安全系数加大后的荷载效应小于等于构件的极限承载能力，即KS≤R；极限状态设计法：使用荷载系数加大后的荷载效应不大干由材料强度踩以大于1的材料系数计算得出的截面承载能力。这些设计方法对结构可靠度问题的处理一个比一个有所改进，特别是极限状态设计法，已经考虑到影响结构可靠度有关因素的随机性，在确定设计参数时已经部分地应用了概率。然而所有这些方法，或者是将设计参数都看成不变的定值，或者是在荷载与材料强度取值上部分地考虑了统计变异性，但都没有脱离以经验为主来估计结构可靠度的范畴，因此都属于“定值设计法”。这些方法使人们常常误认为，只要设计中采用了某一给定的安全系数，结构就是百分之百可靠，有多大的安全系数，就有多少倍数的安全储备，也就是将设计安全系数与结构可靠度简单地等同起来。实际上这种定值法所规定的定值安全系数，只能从工程经验上和常识上给予某种解释，并不能真正从定量上度量结构的可靠度。例如，对于偏心受压构件，砖石结构设计规范当时规定安全系数K=2.30，钢筋混凝土结构设计规范规定K=1.55，但这并不意味着砖石结构的可靠度高于钢筋混凝土结构。相反，应用可靠度理论分析表明，前者可靠指标为3.45，后者为3.84，前者的可靠度反而低于后者。如何科学地度量结构的可靠性，长期以来一直是人们十分关心的问题，是工程结构设计理论上要解决的首要问题，这个问题不解决，建筑结构的合理设计就难以实现。

3．建筑施工安全管理系统可靠性分配方法

建筑施工安全管理系统可靠性分配对于一个已经建立的建筑施工安全管理保障体系，为实现最大安全保障效能，对系统的安全目标值自上而下进行分解，分配至各子系统是非常实用的一种方法。目前经常应用的可靠性分配方法有：等分配法、AGREE分配法、航空无线电公司分配法、目标可行性法、最小工作量算法和动态规化法等。作为一个线性规划问题，如果目标函数恰好与约束条件平行，当目标函数向优化方向移动时，与可行域不是在一个点上，而是在某一条线段上相切，该线段上所有点都能使目标函数得到最优解：因此即便有约束条件式时，目标函数式也仍然可能有多个解。可靠性分配的关键在于：根据具体的条件选择与所提出的系统目标相匹配的分配方法以得到合理的可靠性分配值的优化解。

为实现建筑施工安全系统安全目标的可靠性分配，笔者提出的建模思想是：结合故障树分析方法的特征，对混联系统的第一层次各单元之间采取最小工作复可靠度再分配法，然后对第二层各单元再进行下一层次的可靠度分配法，依此类推，直至分配至基本事件为止，即对系统的可靠度采取多个层次进行分配。在需要调整可靠度的同一层次各单元之间采取等分配法。当然，各中间事件可以依次类推将可靠度分配至最基本事件，从而对系统进行合理优化。对于包括多种功能的建筑施工安全管理复杂系统，系统下属基本事件包括多种功能属于多功能系统。对其进行分析，这时应按逻辑代数的运算法则把系统可靠度表达式先化简再代入数值计算。至此，各单元的可靠度都已重新分配，系统满足了规定的可靠度指标，比较重新分配后的可靠度与原始的可靠度可以发现，仅仅通过改变少数几个单元的可靠度，就能够使系统的可靠度达到要求，并且需要改变可靠度的单元都是系统中可靠度较低的单元。

4．结论

将可靠性理论方法成功地引用到建筑施工安全管理系统分析、评价和控制中，有利于提高建筑施工安全管理系统运行的可靠性，极大地实现建筑施工安全保障效能，减小事故损失。通过重新分配后的可靠度与原有可靠度比较发现，需要改变可靠度的单元都是系统中可靠度较低的单元。该发现对优化系统结构、积极开展施工事故预防工作具有重要指导意义。

参考文献