Thiết kế công trình theo lý thuyết ngẫu nhiên và phân tích độ tin cậy - Chương 5

Tài liệu tham khảo bài giảng Thiết kế công trình theo lý thuyết ngẫu nhiên và phân tích độ tin cậy ( Mai Văn Công - Trường ĐH Thủy lợi ) bộ kỹ thuật công trình biển - Chương 5 Phân tích tính tin cậy của hệ thống
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế công trình theo lý thuyết ngẫu nhiên và phân tích độ tin cậy - Chương 5CHƯƠNG 5 - PHÂN TÍCH TÍNH TIN C Y C A H TH NG5.1 Gi i thi u v phương pháp phân tích ñ tin c y c a h th ngTrư c khi th o lu n v ñ tin c y c a m t h th ng, c n hi u rõ v ý nghĩa c a t h th ng.M t h th ng là:”m t nhóm các thành ph n ho c quá trình có chung m c ñích”.Gi a các thành ph n và các quá trình có m i liên h l n nhau và có th có c quan h v i cácthành ph n hay quá trình n m ngoài h th ng.Chương 3 th o lu n v phân tích ñ tin c y và xác su t x y ra hư h ng c a m t thành ph n.Khi nói phân tích r i ro c a m t h th ng thì h th ng ñó có th do m t hay nhi u thành ph nc u thành. Ví d ñi n hình v h th ng ñó là h th ng ñèn ñi n chi u sáng như trong hình 5.1(ñèn chi u sáng giáng sinh). H th ng ñèn ñi n như v y g i là h th ng n i ti p. N u m tbóng ñèn b hư h ng (cháy) thì toàn h th ng s ng ng ho t ñ ng. Hình 5.1 Ví d v m t h th ng ñèn ñi n m c n i ti p.Hình 5.2 ñưa ra m t lo i c u hình khác c a h th ng ñèn ñi n chi u sáng ñư c dùng trong vănphòng. H th ng này g i là h th ng song song. N u m t bóng ñèn trong h th ng này b cháy,h th ng không b ng ng ho t ñ ng và các bóng ñèn khác v n sáng. Như v y các thành ph nc a h th ng làm vi c ñ c l p nhau. ng d ng trong các lĩnh v c khác, có th g p các h th ng ho c quá trình tương t . M t hth ng có th ñư c c u thành b i các thành ph n hay quá trình v t lý, ho c t o thành b i m tlo t các ki u s c , ho c là s k t h p các ki u s c v i các thành ph n h th ng.Thông qua phương pháp phân tích ch c năng ho t ñ ng c a m t h th ng ngư i ta có th tìmñư c t p h p nh nh t các s ki n có th gây ra s c cho h th ng ñó. T p h p này g i là t ph p ñ i di n cho t ng ño n h th ng. Hình 5.3 mô t t p h p ñ i di n c a h th ng song songvà h th ng n i ti p. N u t t c các thành ph n c a t p h p ñ i di n t i thi u b h ng thì c hth ng s h ng. Khái ni m này có th liên h v i h th ng công trình phòng ch ng lũ tronglĩnh v c th y l i. Ví d h th ng bao g m tuy n ñê bao và các công trình tiêu nư c, ñi u ti tvà công trình trên ñê. M t m t c t ñ i di n c a m t ño n ñê có th ñư c coi như m t t p h pñ i di n.M t h th ng thư ng ñư c chia thành nhi u h th ng con. Trong phân tích r i ro, vi c phântích ch c năng ho t ñ ng c a h th ng và các h th ng con là r t quan tr ng. M c 5.3 trìnhbày m t s phương pháp có th ng d ng trong phân tích m t h th ng.HWRU/CE Project - TU Delft 48Tính tin c y c a m t h th ng là ph m vi mà h th ng ñó ñáp ng ñư c các yêu c u ñ t ra khithi t k h th ng. Do v y, ñ tin c y c a m t h th ng ph thu c vào ñ tin c y c a các thànhph n cũng như m i quan h gi a các thành ph n v i nhau. Hình 5.2 Ví d v h th ng ñèn ñi n m c song song. Hình 5.3 T p h p ñ i di n - m t c t ñ i di n.5.2 Tính toán xác su t s c cho các h th ng ñơn gi n5.2.1 Xác su t s c c a h th ng n i ti pð ñơn gi n, xét m t h th ng ñèn chi u sáng n i ti p có hai thành ph n. Thành ph n th nh tlà công t c ñèn, thành ph n th hai là bóng ñèn, b qua các tác ñ ng nh hư ng c a ñi n ápvà dây d n. H th ng ñư c g i là làm vi c bình thư ng n u c hai thành ph n ñ ng th i làmvi c. Như v y, có th có hai s ki n d n ñ n s c c a h th ng:E1 = Bóng ñèn không ho t ñ ng (cháy)E2 = Công t c ñèn không ho t ñ ng (h ng)Xác su t x y ra ít nh t m t trong hai trư ng h p trên có th xác ñ nh ñư c thông qua (5.1).Lúc này, xác su t x y ra s c E1 ho c E2 là: Pf = P(E1 ∪ E 2 ) = P(E1 ) + P(E 2 ) - P(E1 ∩ E 2 ) (5.1) = P(E1 ) + P(E 2 ) − P(E1 ) P(E 2 | E1 )Phương trình cho th y xác su t x y ra s c c a h th ng không ch ph thu c xác su t x y ras c c a t ng thành ph n không ho t ñ ng mà còn liên quan ñ n xác su t có ñi u ki n. Dov y mà s ph thu c th ng kê c a s c thành ph n ñóng vai trò quan tr ng.Gi s trong trư ng h p này, n u các ki u s c là ñ c l p th ng kê thì xác su t x y ra s clà: Pf = P(E1 ) + P(E 2 ) − P(E1 )P(E 2 ) (5.2)HWRU/CE Project - TU Delft 49Vi c xác ñ nh xác su t x y ra s c h th ng s tr nên ph c t p hơn n u các s c có phthu c th ng kê v i nhau.Xem xét ví d ñơn gi n ti p theo, ví d trên hình 5.4, m c xích ch a 2 liên k t ch u tác ñ ngb i t i tr ng S. H th ng dây xích (g m hai m t xích) ñư c g i là hư h ng n u ít nh t m tliên k t (m t m t xích) b ñ t. Hình 5.4 Ví d v h th ng n i ti p ñơn gi n - M t xích có 2 liên k t.Ví d trên cho th y s ph thu c th ng kê ch y u xu t phát t cùng t i tr ng và có th t m iliên h c a các ñ c tính ñ b n (quá trình s n xu t, nguyên v t li u, kích thư c…). Khônggian s c c a h th ng ñư c xác ñ nh: R1 < S ∪ R 2 < S (5.3)Xác su t x y ra s c c a h th ng có th ñư c xác ñ ...