级联失效是指网络中一个或少数几个节点或连线的失效会通过节点之间的耦合关系引发其他节点也发生失效,进而产生级联效应,最终导致相当一部分节点甚至整个网络崩溃的现象。随着科技的迅速发展,人类社会中各网络系统间的关联愈发紧密,一个微小的扰动都可能通过系统间的耦合特性迅速传播,扩散到整个网络,甚至导致系统瘫痪,造成难以估量的损害。因此,复杂系统中的级联失效模型引发了越来越多来自各界学者的关注。本文第一章从实际背景出发,阐述了级联失效的定义、原理及可能造成的后果,并对前人的文献进行了总结,对不同系统中的级联失效模型进行了梳理和分析;第二章在改进后的CASCADE模型基础上,对级联失效过程中载荷的分配方式进行了改进,同时将基于二态假设的级联失效系统推广到了多态情形,并建立了三种不同的载荷影响模型,分别考虑了剩余未失效部件的数量、失效部件的影响范围以及失效部件与未失效部件之间的距离因素;第三章针对三种载荷影响模型,分别推导出了级联失效系统中危险故障部件数和安全故障部件数的概率分布,并给出了系统在危险故障模式和安全故障模式下的可靠度公式;第四章给出了一个数值算例,通过具体的数值验证了所建模型的可行性与有效性;第五章对本文进行了最后的总结,并展望后续的研究方向。本文的创新之处在于建立了具有不同载荷影响模式的CASCADE模型,并将级联失效系统的故障状态由二态拓展到了多态,同时细化了级联失效的传播过程,分析比较了不同载荷影响模式、不同故障模式下的系统可靠性,为实际环境中通过调整载荷分配方式来提高系统可靠性提供了有益的参考,研究同时具有理论意义和实际意义。