sustainНадежностьDependability1729-26462500-3909RAMS Journal Limited liability company10.21683/1729-2646-2013-0-3-55-75sustain-29Research ArticleСТРУКТУРНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКАSTRUCTURAL RELIABILITY. THE THEORY AND PRACTICEЭМПИРИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА ПРЕДСКАЗАНИЯ КОЛЛАПСА НАГРУЖАЕМОЙ МНОГОЭЛЕМЕНТНОЙ СИСТЕМЫEMPERICAL TECHNIQUE OF FORECASTING OF LOADED MULTI-ELEMENT SYSTEM COLLAPSEОнищенкоД. Д.OnischenkoD. D.

программист-биостатистик

Parexel International(RUS) Ltd.

d.d.onishchenko@gmail.comООО "Параксель Интернейшнл" (РУС)РоссияProgrammer-biostatisticianRussian Federation201306072016035575Copyright © Онищенко Д.Д., 20162016Онищенко Д.Д.Onischenko D.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dependability.ru/jour/article/view/29

В работе предложена методика оценки ресурса надёжности нагружаемой многоэлементной системы, производимой в режиме реального времени по ходу разрушения системы. Постановка задачи о разрушении - квазистатическая, в качестве модельного примера используется классический пучок Даниэлса.

Методика основана на статистическом анализе последовательностей единовременных отказов нескольких элементов (пакетов разрушений). По мере развития процесса разрушения отмечаются моменты фиксации наибольшей частоты пакетов определённого объёма (единичных, двойных и т.д.). На основании этого при помощи усреднения в рамках «плавающих окон» уточняется статистическая оценка времени, оставшегося до наступления лавины и полного коллапса системы.

Для иллюстрации работы новой методики использованы результаты компьютерного моделирования. Проводится её сравнение с подходами, предлагавшимися ранее другими авторами, показаны её преимущества.

The paper presents a technique of lifetime reliability estimation for a loaded multi-element system, with the estimation being conducted during the failure of the system. The failure process is considered as quasistatic, and as a model example, the Daniels fiber bundle model is used.

The method is based on statistical analysis of the burst sequence, where burst is a simultaneous failure of a number of elements under current total load (package of destructions). As the destructions progresses, we register maximum frequencies for bursts of successive sizes (i.e., single, double etc.). This data is used (via “moving window” averaging technique) for the improvement of the statistical estimate of the time remaining to the avalanche and full system collapse.

Computer simulation is used to illustrate the performance of the proposed procedure. A comparison of the approach proposed with ones previously suggested by other researchers is presented, and the benefits of the new technique are shown.

квазистатическое разрушениемногоэлементная системапучок Даниэлсавремя жизнилавинастатистика пакетов разрушенийскользящее окноquasi-static failuremulti-element systemDaniels fiber bundlelifetimeavalancheburst statisticsmoving windowReferencesStatistical Models for the Fracture of Disordered Media // Ed. H. J. Herrmann and R. Roux. Amsterdam: North-Holland. 1990. 368 p.Statistical Models for the Fracture of Disordered Media // Ed. H. J. Herrmann and R. Roux. Amsterdam: North-Holland. 1990.368 p.Zapperi S., Ray P., Stanley H. E., Vespignani A. Avalanches in breakdown and fracture processes // Phys. Rev. E. 1999. V. 59, No. 5. P. 5049-5057.Zapperi S., Ray P., Stanley H.E., Vespignani A. Avalanches in breakdown and fracture processes // Phys. Rev. E. 1999. V. 59, No. 5. P. 5049-5057.Gabrielov A., Zaliapin I., Newman W.I., Keilis-Borok V.I. Colliding cascades model for earthquake prediction // Geophys. J. Int. 2000. V. 143. P. 427-437.Gabrielov A., Zaliapin I., Newman W.I., Keilis-Borok V.I. Colliding cascades model for earthquake prediction // Geophys. J. Int. 2000. V. 143. P. 427-437.Newman W.I., Turcotte D.L., Gabrielov A.M. Log-periodic behavior of a hierarchical failure model with applications to precursory seismic activation // Phys. Rev. E. 1995. V. 52. No. 5. P. 4827-4835.Newman W.I., Turcotte D.L., Gabrielov A.M. Log-periodic behavior of a hierarchical failure model with applications to precursory seismic activation // Phys. Rev. E. 1995. V. 52. No. 5. P. 4827-4835.Moreno Y., Gomez J.B., Pacheco A.F. Instability of scale-free networks under node-breaking avalanches // Eur. Phys. Lett. 2002. V.58. P. 630.Moreno Y., Gomez J.B., Pacheco A.F. Instability of scale-free networks under node-breaking avalanches // Eur. Phys. Lett. 2002. V. 58. P. 630.Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. -М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.Bolotin V.V. Resource forecasting of machinery and engineering designs. -М.: Mechanical engineering, 1984. – 312 p.Богданофф Дж., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 344 с.Bogdanoff J., Kozin F. Probabilistic models of damages’ accumulation: Tr. from English – М.: the World, 1989. – 344 p.Брагинский А.П. О прогнозировании структурных перестроек в материалах по особенностям коллективного поведения источников акустической эмиссии // Физические аспекты прогнозирования разрушения и деформирования гетерогенных материалов: сб. Л., 1987. С. 55-75.Braginsky A.P. About forecasting structural reorganizations in materials according to features of collective behavior of acoustical emission sources // Physical aspects of forecasting of destruction and deformation of heterogeneous materials: collection of publications, 1987. p. 55-75.Еренков О.Ю., Мазин Р.С., Халин А.А., Сушков П.С. Экспериментальное исследование кинетики процесса разрушения полимерных материалов методом акустической эмиссии. // Изв. ЮЗГУ, № 1 (2011). С. 7-15.Erenkov O.Y., Mazin R.S., Khalin A.A., Sushkov P.S. Experimental research of kinetics process of polymeric materials’ destruction by acoustical emission method. // Proceedings of USGU, # 1 (2011). p. 7-15.Онищенко Д.А. Вероятностное моделирование многомасштабного разрушения. // Механика твёрдого тела, № 5 (1999). С. 27-48.Onischenko D.A. Probabilistic modeling of multiscale destruction. // Mechanics of rigid bodies, # 5 (1999). p. 27-48.Hemmer P.C., Hansen A., Pradhan S. Rupture processes in fibre bundle model // Lect. Notes Phys. 2007. V. 705. P. 27-55.Hemmer P.C., Hansen A., Pradhan S. Rupture processes in fiberbundle model // Lect. Notes Phys. 2007. V. 705. P. 27-55.Kun F., Raischel F., Hidalgo R.C., Herrmann H.J. Extensions of Fibre Bundle Models // Lect. Notes Phys. 2007. V. 705. P. 57-92.Kun F., Raischel F., Hidalgo R.C., Herrmann H.J. Extensions of FiberBundle Models // Lect. Notes Phys. 2007. V. 705. P. 57-92.Hidalgo R.C., Kun F., Herrmann H.J. Bursts in a fiber model with continuous damage. / Phys. Rev. E 2001. V. 64. No. 6 (pt. 2).Hidalgo R.C., Kun F., Herrmann H.J. Bursts in a fiber model with continuous damage. / Phys. Rev. E 2001. V. 64. No. 6 (pt. 2).Daniels H. E. The Statistical Theory of the Strength of Bundles of Threads. I. // Proc. Roy. Soc. London 1945 V. A183. P. 405.Daniels H.E. The Statistical Theory of the Strength of Bundles of Threads. I. // Proc. Roy. Soc. London 1945 V. A183. P. 405.Kloster M., Hansen A., Hemmer P.C. Burst avalanches in solvable models of fibrous materials // Phys. Rew. E 1997. V. 56. P. 2615.Kloster M., Hansen A., Hemmer P.C. Burst avalanches in solvable models of fibrous materials <http://pre.aps.org/abstract/PRE/v56/i3/p2615_1> // Phys. Rew. E 1997. V. 56. P. 2615.Pradhan S., Hansen A., Hemmer P.C. Burst Statistics as a Criterion for Imminent Failure // in F.M. Borodich (ed.) IUTAM Bookseries, 1, vol. 10, IUTAM Symposium on Scaling in Solid Mechanics, Springer, 2009.Pradhan S., Hansen A., Hemmer P.C. Burst Statistics as a Criterion for Imminent Failure // in F.M. Borodich (ed.) IUTAM Bookseries, 1, vol. 10, IUTAM Symposium on Scaling in Solid Mechanics, Springer, 2009.Herrmann H.J., Kun F., Raischel F. Some New Results on Fibre Models // Scaling in Solid Mechanics // Ed. F.M. Borodich. Springer Science, 2009. P. 263-272.Herrmann H.J., Kun F., Raischel F. Some New Results on FiberModels // Scaling in Solid Mechanics // Ed. F.M. Borodich. Springer Science, 2009. P. 263-272.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.