机械结构的可靠性问题历来是产品可靠性工作的难点。为了保证机械结构产品的可靠性，往往采用基于工程经验的安全系数法进行设计，这样可能导致可靠性不足或过于保守。根据当前机械结构产品的可靠性发展，应当在可靠性分析的基础上进行产品设计。
由于机械结构产品可靠性分析的复杂性，一般需要专门的可靠性分析软件来辅助分析。机械结构可靠性是从产品故障的角度考虑，影响机械产品故障的主要因素为“应力”和“强度”等随机参数，当达到极限状态时故障发生。因此机械结构可靠性主要是研究随机变量参数在特定分布状态下的概率响应。确定变量的重要度和灵敏度，为优化资源配置和最优化设计提供依据。同时，结构可靠性分析为可靠性测试提供理论依据，知道可靠性测试，以减少高费用的物理测试。
机构可靠性分析通过寻找影响产品可靠性的“应力”、“强度”、“频率”等性能参数的分布特性，将可靠性量化，得到在特定应用下产品的可靠性水平，从而在设计阶段得到更合理的设计结果，得到较小的零件尺寸、体积和重量，使所设计的零部件具有可预测的寿命和失效概率，从而在研发过程中平衡设计保守和设计不足的矛盾，建立基于风险/成本的维修计划，使寿命周期费用最少，弥补安全系数不能综合量化可靠性的不足。
NESSUS是通用的结构/机械零部件和系统概率分析软件，它采用了最新的概率算法和通用数值分析方法来计算工程系统的概率响应和可靠性，可以仿真符合、材料特性、几何、边界条件和初始条件的随机性，与许多确定性的分析工具，如有限元、边界元、爆炸流体动力学软件等有借口，同时支持用户自定义Fortran子程序。NESSUS提供了强大的功能和图示化界面，并经过成千上万的工程项目测试。
NESSUS最初是由美国的西南研究院（SwRI）为NASA进行航天飞机发动机主要零部件的概率分析而开发的工具。随后的几年中，NESSUS的开发得到了许多机构的支持，包括NASA的GLENN研究中心、LOS ALAMOS国家实验室等。其后SwRI不断地开发并在不同的领域应用NESSUS软件解决工程问题，包括航天结构、汽车结构、生物机构、涡轮机械、地址力学、核废料包装、海洋平台结构、管线和转子动力学等。
NESSUS集成了随机抽样法、解析法、组合法等3大类、16种概率计算方法，提供了十几种随机变量分布函数，是功能强大的工程系统概率响应和可靠性分析工具。根据可靠度计算结果和灵敏度分析结果，工程设计人员能更好地分配各参数的误差范围，从加工工艺、制造、选材等方面寻求提高可靠性的有效途径，从而达到优化设计目的。
l NESSUS软件特点
Ø 用概率故障树方法进行系统可靠性建模，评估系统的可靠度；
Ø 16种概率计算方法，分析功能强大，包含了随机抽样法、解析法以及随机抽样和解析法的组合方法；
Ø 独特的随机变量分布的拟合及数据库功能；
Ø 与主流CAE商业软件的接口透明，并支持用户子程序；
Ø 具有十几种随机变量的概率分布函数，可解决广泛的机械或其它工程结构的可靠性问题；
Ø 具有导航功能的图形用户界面可极大地降低使用NESSUS的学习时间；
Ø 支持参数扰动分析法，并可图示化地显示系统可靠度随随机变量的变化；
Ø 具有综合的可视化映射工具，概率变量可以映射到确定性输入文件中。
l NESSUS软件的分析流程
Ø 数据输入
— 建立概率故障树；
— 输入对应于概率故障树事件的极限状态方程；
— 输入随机变量；
— 有限元模型（建立映射关系）；
Ø 分析过程
— 选择计算方法；
— 选择分析类型；
— 设置响应量；
— 设置变量间的相关性；
— 设置置信区间；
— 自动计算；
Ø 结果输出
— 可靠度数值；
— 概率敏感度分析结果；
— 重要度分析结果； #p#副标题#e#
软件功能
* 多失效模式的概率故障树分析
概率故障树方法是机械结构产品可靠性分析的专有技术，旨在分析由不同故障模式导致的产品故障。NESSUS利用概率故障树方法，实现对多失效模式的结构系统可靠性评估，且在该多失效模式可靠性计算过程中，NESSUS考虑了各失效模式的相关性，以保证结果的正确性。
* 随机变量分布的拟合及自定义数据库
用户数据拟合
NESSUS提供了最小二乘法和极大似然法的最优拟合的方法，为随机变量的样本数据进行拟合分布，可建立随机变量分布数据库，并以图形形式给出概率密度和累积分布函数的，使用十分方便。
全面的概率分布类型
支持多种概率分布函数，包括：
— 正态分布；
— 极值分布；
— 对数正态分布；
— X2分布；
— 极大熵函数拟合； — 曲线拟合；
— 费瑞协分布；
— 截尾威布尔分布；
— 截尾正态分布；
— 威布尔分布；
* 概率分析功能
用概率故障树方法进行系统可靠性建模，求解系统的可靠度；
对系统进行概率分析，仿真载荷、材料特性、几何、边界条件和初始条件的随机性；
进行灵敏度分析；
传统和先进的概率分析方法可以很方便的选择并提供了缺省的参数；
响应变量可以是多变量的数学表达式，也可以是CAE或In-house程序的计算结果；
* 软件支持全面的概率分析模型
随机抽样法
— 蒙特卡洛仿真（MONTE）；
— 基于半径缩减因子的重要抽样法（ISAMF）；
— 用户自定义半径的重要抽样法（ISAMR）；
— 基于平面的自适应重要取样法(AIS1)；
— 基于曲率的自适应重要取样法(AIS2)；
组合法
— 响应面＋蒙托卡洛仿真；
— AMV+ ＋ 自适应重要抽样法 (AIS)；
解析法
— 一阶矩法(FORM)；
— 二阶矩法(SORM)；
— 快速概率积分(FPI)；
— 均值法(MV)；
— 概率云图法(MV_CONT)；
— 改进均值法(AMV)；
— 基于迭代的改进均值法(AMV+)；
— 响应面法(RSM)；
— 拉丁超立方仿真(LHS)；
* 与CAE软件接口
NESSUS具有与多种主流商业CAE软件的透明接口，包括：
ABQUES； ANSYS； LS-DYNA； MADYMO； MSC.NANASA-GRC-FEM； PRONTO；
NESSUS支持用户In-house分析程序，可方便地通过映射建立与商业软件/In-house程序的数据关联，在两个软件之间自动传递随机变量和响应变量，自动调用CAE软件进行概率分析中所必须的确定性分析，并得出机械结构的可靠性结果。用户可以直接对有限元模型进行可靠性仿真分析，评估在任何设计或分析条件下系统内部的随机性，并将该随机性与产品的失效率联系起来。
* 支持的硬件平台和操作系统
Windows
HP Unix
SGI Unix
SUN Unix #p#副标题#e#
应用实例
• 透平转子材料设计
客户: 联邦航空管理局 (FAA)
项目目的：此正在进行的项目目的是开发一个概率化基于损坏余度的设计程序，针对民用飞机引擎的转子和叶片寿命管理，以提高目前的安全寿命评估的可行性。
• 深海隧道概率结构设计
客户: 国防部特种武器局 (DSWA)
项目目的 : 开发概率结构分析方法和计算工具以揭示有关地下隧道中应力波冲击的生存性/缺陷的问题不确定性的影响。
• 航天推进系统部件的概率结构设计方法
客户: NASA路易斯研究中心
项目目的 : 开发概率结构分析方法和计算工具以评估航天推进系统结构部件的可靠性和风险，如航天飞机主引擎的部件，涡轮叶片，输送管道，液氧喷嘴等。
• 隧道薄弱点概率分析
客户: Wright Laboratories, Eglin AFB (WL/MNSA)
项目目的 : 开发一个概率隧道缺陷评估工具，以分析多重隧道故障模式，并用于新式武器的筛选。
• 颈椎损伤概率分析
客户: Naval Biodynamics Laboratory/Naval Air Warfare Center Aircraft Division
项目目的：开发一种方法和计算工具，进行基于有限元的概率颈椎损伤分析。
其它部分应用项目
• 海底管路飓风损坏的评估
• 时间变量的结构可靠性
• 燃气涡轮透平转子分析
• 核废料包装性能概率评估
• 高效结构可靠性分析方法开发
• 不稳定性的可能性
• 基于可靠性的引擎设计
• 复杂系统的高效不确定性和敏感度分析方法
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NESSUS>>>美国西南研究院介绍 
美国西南研究院SWRI简介
西南研究院成立于 1947年，位于德克萨斯州的圣.安东尼奥市 。其创始人为 Thomas Baker Slick Jr.。在德克萨斯的 圣 .安东尼奥 建成国际著名的科学研究中心一直是 Slick的梦想。从研究院建成就吸引一批来自各地的科学家和工程师加入该院，并在许多开发和应用技术领域去寻求革命性的变革。
目前，西南研究院从事的研究领域有：汽车测试，环境研究，微电子封装，空间研究，石油、天然气工业服务，海洋工程，非破坏性测试，无线电导航和材料研究等。
西南研究院现有2700名科学家，工程师和支持人员，这些人员每年为国内和国际组织发起的约1500个项目提供服务支持。
