可靠性设计大作业
西工大可靠性设计大作业
机械可靠性设计大作业题目：扭杆姓名：刘昀班号：05021104学号：2011301259日期：2014.12.5机械可靠性设计大作业一、题目：扭杆：圆截面直径D为（μ，σ）=（20，0.1）mm，受扭矩T为（μ，σ）=（677400，8891.28）N.mm，工作循环次数N≥4000，材料疲劳极限S为（μ，σ）=（686.9，35.8）MPa。
二、思路：给定强度分布与应力有关的随机参数分布条件，确定应力计算公式，计算相应的分布参数，假定各随机变量都服从正态分布。
然后根据应力--强度干涉理论计算可靠度，主要考虑载荷的均值与方差两项变化可靠度如何变化，以上要求编程实现。
三、输入的数据：扭矩T的均值与标准差T（μ），T（σ）四、输出的结果：可靠度R五、计算的模型：（1）几何参数（扭杆圆截面直径）D、扭矩T和工作循环次数大于等于4000时的材料疲劳极限，亦即此时的疲劳强度S，均为随机变量且服从正态分布；（2）应力--强度干涉模型：大多数机电产品的应力和强度都是服从一定统计分布规律的随机变量，我们用L表示应力，S表示强度。
它们的概率密度函数f(S)和f(L)两曲线出现部分交叉和重叠，亦即出现干涉时，有可能出现强度小于应力的情况，但可把这种引起失效的概率限制在允许的范围内。
在干涉的情况下，我们研究的是如何在保证一定可靠度的前提下，使零件结构简单、重量较轻，价格较低。
对于强度和应力均为正态分布时，我们采用联结方程来计算可靠度，公式如下：SM称为可靠性系数，在已知、、、的条件下，利用上式可直接计算出SM，根据SM从标准正态分布表中查出可靠度R的值。
也即：六、程序流程图Y七、算例分析结果说明及结论（1）程序运行结果T(μ)↑，T(σ)不变时，可靠度R的变化情况：T(μ) T(σ) R677.4 8.89128 0.99960677.4 8.89128 0.999 120677 8.89128 0.999180677 8.89128 0.999240677 8.89128 0.999300677 8.89128 0.999360677 8.89128 0.999420677 8.89128 0.999480677 8.89128 0.999540677 8.89128 0.999600677 8.89128 0.999660677 8.89128 0.999720677 8.89128 0.999780677 8.89128 0.998999 840677 8.89128 0.998982 900677 8.89128 0.997976 960677 8.89128 0.9782411.02068e+006 8.89128 0.840541 1.08068e+006 8.89128 0.487613 1.14068e+006 8.89128 0.14605 T(μ)↑，T(σ)↑时，可靠度R的变化情况：T(μ) T(σ) R677.4 8.89128 0.99960677.4 508.891 0.999 120677 1008.89 0.999180677 1508.89 0.999240677 2008.89 0.999300677 2508.89 0.999360677 3008.89 0.999420677 3508.89 0.999480677 4008.89 0.999540677 4508.89 0.999600677 5008.89 0.999660677 5508.89 0.999720677 6008.89 0.999780677 6508.89 0.998999840677 7008.89 0.998979900677 7508.89 0.997884960677 8008.89 0.9772671.02068e+006 8508.89 0.8379891.08068e+006 9008.89 0.4877451.14068e+006 9508.89 0.149169（2）结果分析及说明T(μ)↑，T(σ)不变时，可靠度R随着扭矩均值T(μ)的增大而减小，并且当扭矩T(μ)达到一个值840677KN.mm附近时，可靠度开始急剧下降，所以在该扭矩作用下，零件刚好达到了它的材料疲劳极限，因此失效可能性急剧增大。
储运设备可靠性分析设计作业
0.2921507
0.1081842
0.308467
230
0.239094
0.3805825
0.2462613
0.395495
234
0.443602
0.4757631
0.4496742
0.489789
238
0.664776
0.5723541
0.671132
0.586288
242
0.839623
，
所以
例如： ，根据 的定义，有
式（2—7）列出概率安全系数与可靠度系数及强度和应力统计特征值之间的关系。
综上：传统安全系数
；
概率安全系数
由于这里不能求出β的具体函数解析式，根据原函数和反函数的单调一致性，我们就以上式来讨论 和β的关系。
以传统安全系数Nc求出的β作为自变量，再反求出概率安全系数的Nr值，
0.704731959
0.884744454
12
0.81301351
0.95805305
0.771637607
0.935003027
14
0.857825168
0.976756641
0.82526568
0.963788731
16
0.892607652
0.987176123
0.867383499
0.979961581
累积概率分布函数为：
式中： 随机变量； 均值， ； 标准差， 。
正态分布可记为 。 数值的大小表征分布曲线中心线距离坐标基准点的位置，而 数值的大小则表征随机变量离散的程度、或者分布曲线的陡坦程度。
当 时，称 服从标准正态分布。记为 。其概率密度函数和累积分布函数分别用 和 表示，即
可靠性设计大作业
零部件的可靠性设计班级：学号：姓名：文威威摘要:本学期选修了电子设备可靠性工程，对这项科学有了更深的了解，进一步了解了本学科在工业生产和科学研究上的重要性。
据国外有关资料介绍，在船用电子设备的故障原因中，属设计不合理的占40%,电子元器件质量问题约占30%,曲操作和维护引起的故障占1 0 %,由制造工艺引起的故障约占1 0 %;对我国某炮瞄雷达现场故障统计数据分析表明，约有25%以上是山设计不合理所造成的。
引言:在可靠性技术迅速发展的今天，从指标试验评价发展到从指标论证、设计、原材料选择到工艺控制及售后服务的全过程的综合管理和评价，许多产品打出“零失效”的王牌。
产品的可黑性在很大程度上取决于设计的正确性, 而这乂基于零部件的可靠性设计。
零部件的可鼎性设计是以提高产品可靠性为LI的、以概率论与数理统汁理论为基础，综合运用数学、物理、丄程力学、机械工程学、人机工程学、系统工程学、运筹学等多方面的知识来研究机械工程的最佳设计问题。
利用可黑性设讣,可以降低元器件及系统的使用失效率，降低设备的成本，提高设备的可鼎性。
电子设备可靠性设计技术主要包括热设计、降额设汁、动态设计、三防设计、电磁兼容设计、振动与冲击隔离设计等。
正文：国内外的实践经验表明，机械结构的可靠性是由设计决定的，而由制造、安装和管理来保证的。
因此将概率设计理论和可黑性分析与设计方法应用于机械结构设讣中，才能得到既有足够安全可靠性，乂有适当经济性的优化结构。
这样，以估计结构系统可鼎度为LI标的、以概率统讣和随机过程理论为基础的、以各种结构分析技术为工具的多种结构可鼎性分析与设计方法迅速发展oRaize r综述了一次二阶矩法和以一次二阶矩法为基础的现代可靠性分析理论。
赵国藩等建立了广义随机空间内考虑随机变量相关性的结构可靠度实用分析方法，扩大了现有可幕度计算方法的适用范围。
并且贡金鑫和赵国藩还研究了原始空间内的可靠性分析方法，这种方法不需要将非正态随机变量映射或当量正态化为正态随机变量，因而特别适合于当随机变量的概率分布函数不存在显式时可靠度的讣算。
汽车可靠性技术大作业解答
《汽车可靠性技术》大作业解答注：第一页为题目，第二页起为题目解答一、名词解释1可靠性2、可靠性工程3、基本可靠性4、任务可靠性5、固有可靠性6、使用可靠性7、汽车可靠性8、汽车的硬故障9、汽车的软故障10、随机现象二、简答题1请简述召回制度实施前后日本可靠性研究特点。
2、汽车可靠性定义四因素的具体内涵是什么？3、简述可靠性设计原则。
4、PDCA循环有什么特点？5、请阐述失效概率分布函数的含义。
6、请写出R(t)、F(t)与f(t)之间的关系表达式，并用图示表示。
7、请写出故障率的数学表达式，并推导故障率与可靠度、故障密度函数的关系。
8、请解释首次翻修期、翻修间隔期、总寿命，并在坐标图上表示它们关系。
9、简述可靠性预测的定义及汽车产品可靠性预测的目的。
10、简述可靠性预测的步骤。
三、论述题1请阐述频数直方图、频率直方图、频率密度直方图和频率密度曲线及区别和联系。
2、请阐述可靠性工程的发展阶段及各阶段的特征事件。
名词解释1、可靠性答：可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定的功能的能力。
2、可靠性工程答：：为达到产品可靠性要求而开展的一系列设计、研制、生产、试验和管理工作3、基本可靠性答：：产品在规定的条件下，无故障的持续时间或概率4、任务可靠性答：：产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力5、固有可靠性答：：产品在设计、制造过程中赋予的固有属性6、使用可靠性答：产品在实际使用过程中表现出的可靠性7、汽车可靠性答：是指汽车产品（总成或零部件）在规定的条件和规定的时间内，完成规定的功能的能力8、汽车的硬故障答：使汽车停驶的完全性故障9、汽车的软故障答：性能逐渐下降到最低规定限度而不能正常使用的衰退性故障，如制动性能、动力性能等10、随机现象答：在一定条件下，并不总出现相同结果的现象二、简答题1、请简述召回制度实施前后日本可靠性研究特点。
答：1969 年实施汽车召回制度，之前可靠性研究重点：确保强度方面的安全性；延长车辆使用期限；延长维修期。
汽车可靠性技术(大作业)答案全
汽车可靠性技术(大作业)答案全
纵坐标绘制的图形。
它反映了样本数据的分布情况，但没有考虑样本数量的影响。
频率直方图是以样本数据表征的质量特性值为横坐标，以频率（频数除以样本数量）为纵坐标绘制的图形。
它考虑了样本数量的影响，更能反映样本数据的分布情况。
频率密度直方图是以样本数据表征的质量特性值为横坐标，以频率密度（频率除以区间长度）为纵坐标绘制的图形。
它不仅考虑了样本数量的影响，还考虑了区间长度的影响，更能反映样本数据的分布情况。
频率密度曲线是将频率密度直方图的每个区间用一条光滑的曲线连接而成的图形。
它更加连续、平滑，更能反映样本数据的分布情况。
它们的联系在于它们都是用来反映样本数据的分布情况，但是在细节上有所不同。
频数直方图是最简单的，而频率密度曲线则是最连续、平滑的。
它们的区别在于纵坐标的不同，反映了不同的数据处理方式。
机械零件可靠性设计研究生大作业格式
研究生课程考试成绩单（试卷封面）任课教师签名：日期：注：1. 以论文或大作业为考核方式的课程必须填此表，综合考试可不填。
“简要评语”栏缺填无效。
2. 任课教师填写后与试卷一起送院系研究生秘书处。
3. 学位课总评成绩以百分制计分。
系统可靠性设计——可靠性的预测一、系统与系统可靠性的基本概念1、系统及单元系统是指由某些彼此相互协调工作的零、部件、子系统组成的，为了完成某一特定功能的综合体。
组成系统并相对独立的构件，统称为单元。
2、系统的可靠性在系统工作中，由于各种载荷的作用，组成系统的各个单元的功能参数会逐渐劣化，可能导致系统发生故障。
（注意：一般在计算中，为了简化计算，认为单元的失效均为独立事件，与其他单元无关。
）系统的可靠性不仅与该系统的各单元的可靠性有关，且与组成系统的各单元间的组合方式和相互匹配有关。
3、系统可靠性设计的目的进行系统可靠性设计的目的，即使要使系统在满足规定的可靠性指标、完成预定功能的前提下，使该系统的技术性能、重量指标、制造成本及实用寿命等取得协调并达到最优化的结果；或者在性能、重量、成本、寿命和其它要求的约束下，设计出高可靠性的系统。
4、系统可靠性的设计方法系统可靠性的设计方法，可归结为两种类型：（1）可靠性预测：按照已知零部件或各单元的可靠性数据，计算系统的可靠性指标。
此方法中，应进行系统的几种结构模型的计算、比较，以得到满意的系统设计方案和可靠性指标。
（2）可靠性分配：按照已给定的系统可靠性指标，对组成系统的单元进行可靠性的分配，并在多种方案中比较、选优。
有时需要联用这两种方法。
首先根据各单元的可靠度，计算预测系统的可靠度，看其是否满足规定的系统可靠性指标：若不能满足时，要将系统规定的可靠性指标重新分配到各单元。
二、系统可靠性的预测1、系统可靠性预测的目的：（1）检验本设计能否满足给定的可靠性目标，预测产品的可靠度值；（2）协调设计参数及性能指标，以求得合理地提高产品的可靠性；（3）比较不同的设计方案的特点及可靠度，找出薄弱环节，以采取必要的措施，降低产品的失效率，提高其可靠度。
可靠性大作业
机械可靠性设计实验报告学院：机电学院班级：05021104姓名：张木学号：2011301279题目：齿轮：某种机器的齿轮，按国标规定的方法计算或查线图得到各参量的均值和标准差如下,求齿轮的可靠度。
分析：分别计算齿轮齿面接触疲劳强度的可靠度与齿轮齿根弯曲疲劳强度的可靠度后进行比较，取可靠性较小值作为齿轮的可靠度。
12(34644,519.66),(1,0.033),(1.484,0.1613),(1.68,0.0544)(1.603,0.052889),(1.16,0.03828),2(200,1),(148.75,0.74375),(4,0.02),(2.32,0.0116)(189.8,9.49)(),t A V H F H F n H E F N K K K K K K b mm d mm m mm Z Z N mm Z ββααε============2lim (0.81,0.00405),(0.957,0.004785)(1300,156),(1,0.033),(1.03,0.03399)(1.04,0.3432),(0.92,0.03036),(1,0.033),(1,0.033)H N R V L W X Z N mm Z Z Z Z Z Z βσ=========程序流程图：开始计算齿轮零件的齿面接触和齿根弯曲疲劳强度均值uT1，uT2和标准差sT1，sT2根据公式计算应力的均值ut1，ut2和标准差st1，st2然后根据应力和强度的连结方程计算可靠性系数SM1，SM2计算出可靠度R1，R2比较R1，R2，取较小值结束程序1：基于齿面接触强度的可靠性#include <iostream>#include <cmath>using namespace std;#define PI 3.141592653double fun(double x,double miu,double sigma){return 1/(sqrt(2*PI)*sigma)*exp(-((x-miu)*(x-miu))/2/sigma/sigma);}double integral(double miu,double sigma,double a,double b){double s,h;int i;int N=abs(a-b)/0.001;s=(fun(a,miu,sigma)+fun(b,miu,sigma))/2.0;h=(b-a)/N;for(i=1;i<N;i++)s+=fun(a+i*h,miu,sigma);return(s*h);}double sigmaadd(double sigma_c,double sigma_d){return sqrt(sigma_c*sigma_c+sigma_d*sigma_d);}double sigmacheng(double a,double sigma_a,double b,double sigma_b){returnsqrt(a*a*sigma_b*sigma_b+b*b*sigma_a*sigma_a+sigma_b*sigma_b*sigma_a*sigma_a); }double sigmachu(double a,double sigma_a,double b,double sigma_b){return 1/b*sqrt((a*a*sigma_b*sigma_b+b*b*sigma_a*sigma_a)/(b*b+sigma_b*sigma_b)); }int main(){double kf,sigma_kf,ka,sigma_ka,kv,sigma_kv,khb,sigma_khb;double khx,sigma_khx,b,sigma_b,d1,sigma_d1,sigma_v;double zh,sigma_zh,ze,sigma_ze,zt,sigma_zt,v;double zb,sigma_zb,sigmahlim,sigma_sigmahlim,zn,sigma_zn;double zr,sigma_zr,zv,sigma_zv,zl,sigma_zl,zw,sigma_zw;double zx,sigma_zx,ft,sigma_ft,kx,sigma_kx,result;double x,sigma_x,y,sigma_y,u,c,sigma_c,t,sigma_t,R,sigma_R;ft=34644;sigma_ft=519.66;ka=1;sigma_ka=0.033;kv=1.484;sigma_kv=0.1613;khb=1.68;sigma_khb=0.0544;kx=1.16;sigma_kx=0.03828;b=100;sigma_b=0.5;d1=148.75;sigma_d1=0.74375;zh=2.32;sigma_zh=0.0116;ze=189.8;sigma_ze=9.49;zt=0.81;sigma_zt=0.00405;zb=0.957;sigma_zb=0.004785;sigmahlim=1300;sigma_sigmahlim=156;zn=1;sigma_zn=0.033;zr=1.03;sigma_zr=0.03399;zv=1.04;sigma_zv=0.03432;zl=0.92;sigma_zl=0.03036;zw=1;sigma_zw=0.033;zx=1;sigma_zx=0.033;sigma_y=sigmacheng(zh,sigma_zh,ze,sigma_ze);y=zh*ze; sigma_y=sigmacheng(y,sigma_y,zt,sigma_zt);y=y*zt; sigma_y=sigmacheng(y,sigma_y,zb,sigma_zb); y=y*zb;sigma_x=sigmacheng(ka,sigma_ka,kv,sigma_kv);x=ka*kv; sigma_x=sigmacheng(x,sigma_x,khb,sigma_khb); x=x*khb; sigma_x=sigmacheng(x,sigma_x,kx,sigma_kx);x=x*kx;u=3.5;u=(u+1)/u;sigma_t=sigma_ft*u;t=ft*u;sigma_t=sigmachu(t,sigma_t,b,sigma_b);t=t/b;sigma_t=sigmachu(t,sigma_t,d1,sigma_d1); t=t/d1;sigma_c=sigmacheng(t,sigma_t,x,sigma_x); c=t*x;v=c;c=sqrt(sqrt(c*c-0.5*sigma_c*sigma_c));sigma_c=sqrt(v-sqrt(v*v-0.5*sigma_c*sigma_c));sigma_c=sigmacheng(c,sigma_c,y,sigma_y);c=c*y;sigma_sigmahlim=sigmacheng(sigmahlim,sigma_sigmahlim ,zn,sigma_zn);sigmahlim=sigmahlim*zn;sigma_sigmahlim=sigmacheng(sigmahlim,sigma_sigmahlim ,zr,sigma_zr);sigmahlim=sigmahlim*zr;sigma_sigmahlim=sigmacheng(sigmahlim,sigma_sigmahlim ,zv,sigma_zv);sigmahlim=sigmahlim*zv;sigma_sigmahlim=sigmacheng(sigmahlim,sigma_sigmahlim ,zl,sigma_zl);sigmahlim=sigmahlim*zl;sigma_sigmahlim=sigmacheng(sigmahlim,sigma_sigmahlim ,zw,sigma_zw);sigmahlim=sigmahlim*zw;sigma_sigmahlim=sigmacheng(sigmahlim,sigma_sigmahlim ,zx,sigma_zx);sigmahlim=sigmahlim*zx;R=sigmahlim-c;sigma_R=sigmaadd(sigma_sigmahlim,sigma_c);result=integral(R,sigma_R,0,R+100*sigma_R);cout<<result;return 0;}结果：齿面接触可靠度为0.982475程序2：基于齿根弯曲强度的可靠性#include <iostream>#include <cmath>using namespace std;#define PI 3.141592653double fun(double x,double miu,double sigma){return 1/(sqrt(2*PI)*sigma)*exp(-((x-miu)*(x-miu))/2/sigma/sigma);}double integral(double miu,double sigma,double a,double b){double s,h;int i;int N=abs(a-b)/0.001;s=(fun(a,miu,sigma)+fun(b,miu,sigma))/2.0;h=(b-a)/N;for(i=1;i<N;i++)s+=fun(a+i*h,miu,sigma);return(s*h);}double sigmaadd(double sigma_c,double sigma_d){return sqrt(sigma_c*sigma_c+sigma_d*sigma_d);}double sigmacheng(double a,double sigma_a,double b,double sigma_b){returnsqrt(a*a*sigma_b*sigma_b+b*b*sigma_a*sigma_a+sigma_b*sigma_b*sigma_a*sigma_a); }double sigmachu(double a,double sigma_a,double b,double sigma_b){return 1/b*sqrt((a*a*sigma_b*sigma_b+b*b*sigma_a*sigma_a)/(b*b+sigma_b*sigma_b)); }int main(){double ft,sigma_ft,ka,sigma_ka,kv,sigma_kv;double kfb,sigma_kfb,kx,sigma_kx,b,sigma_b;double mn,sigma_mn,result;double y,x,t,c,R,sigma_y,sigma_x,sigma_t,sigma_c,sigma_R;double yf,sigma_yf,ys,sigma_ys;double ye,sigma_ye,yb,sigma_yb,yst,sigma_yst;double sigmaflim,sigma_sigmaflim,ynt,sigma_ynt;double y1t,sigma_y1t,y2t,sigma_y2t,yx,sigma_yx;ft=34644;sigma_ft=519.66;ka=1;sigma_ka=0.033;kv=1.484;sigma_kv=0.1613;kfb=1.603;sigma_kfb=0.052899;kx=1.16;sigma_kx=0.03828;b=100;sigma_b=0.5;mn=4;sigma_mn=0.02;yf=2.36;sigma_yf=0.07788;ys=1.94;sigma_ys=0.06402;ye=0.715;sigma_ye=0.003575;yb=0.8;sigma_yb=0.004;yst=2.1;sigma_yst=0.0693;sigmaflim=310;sigma_sigmaflim=62;ynt=1;sigma_ynt=0.033;y1t=0.99;sigma_y1t=0.03267;y2t=1.065;sigma_y2t=0.035145;yx=1;sigma_yx=0.033;sigma_y=sigmacheng(yf,sigma_yf,ys,sigma_ys);y=yf*ys;sigma_y=sigmacheng(y,sigma_y,ye,sigma_ye);y=ye*y;sigma_y=sigmacheng(y,sigma_y,yb,sigma_yb); y=y*yb;sigma_x=sigmacheng(ka,sigma_ka,kv,sigma_kv);x=ka*kv;sigma_x=sigmacheng(x,sigma_x,kfb,sigma_kfb); x=x*kfb;sigma_x=sigmacheng(x,sigma_x,kx,sigma_kx);x=x*kx;sigma_t=sigmachu(ft,sigma_ft,b,sigma_b);t=ft/b;sigma_t=sigmachu(t,sigma_t,mn,sigma_mn);t=t/mn;sigma_sigmaflim=sigmacheng(sigmaflim,sigma_sigmaflim ,yst,sigma_yst);sigmaflim=sigmaflim*yst;sigma_sigmaflim=sigmacheng(sigmaflim,sigma_sigmaflim ,ynt,sigma_ynt);sigmaflim=sigmaflim*ynt;sigma_sigmaflim=sigmacheng(sigmaflim,sigma_sigmaflim ,y1t,sigma_y1t);sigmaflim=sigmaflim*y1t;sigma_sigmaflim=sigmacheng(sigmaflim,sigma_sigmaflim ,y2t,sigma_y2t);sigmaflim=sigmaflim*y2t;sigma_sigmaflim=sigmacheng(sigmaflim,sigma_sigmaflim ,yx,sigma_yx);sigmaflim=sigmaflim*yx;sigma_c=sigmacheng(t,sigma_t,y,sigma_y);c=t*y;sigma_c=sigmacheng(t,sigma_t,x,sigma_x);c=t*x;R=sigmaflim-c;sigma_R=sigmaadd(sigma_sigmaflim,sigma_c);result=integral(R,sigma_R,0,R+100*sigma_R);cout<<result;return 0;}结果：齿根弯曲疲劳强度可靠度为0.998602综上：齿轮的可靠度为0.982475。
机械可靠性设计习题与答案.
2-2 某零件工作到 80h 时完好的有 100 个，到 81h 时有 1 个失效，在 82h 内失效了 3 个。 试求这批零件工作满 80h 和 81h 时的失效率。 解：
可靠度函数 R(t)=e-λt， 试求可靠度 R=99.99%的 2-3 某种灯泡的失效率 λ(t)=λ=0.20×10-4/h， 相应可靠寿命 t0.9999，中位寿命 t0.5 和特征寿命 Te-1 解：因 R(t)=e-λt，两边取对数 ，得 ，所以
Δ 总 = ±3σ 总 = 0.1732 mm
5-1 松螺栓联结，M12 螺栓，材料 Q235，4.6 级，设螺栓允许的偏差 Δd = ±0.015 d ， 承受载荷 F=(7000±700)N，求此时的可靠度。 解：1）求螺栓应力的均值和标准差 取车制螺纹，dc=d1=10.106mm，因此， 螺栓危险截面直径均值： d c = 10.106 mm 标准差： σ d c = Δd / 3 = 0.015 × 10.106 / 3 = 0.0505 mm 拉力标准差： σ F = ΔF / 3 = 700 / 3 = 233.33N 螺栓拉应力均值： 拉应力标准差：
∞
∫ f (Z )dZ = 1 − Φ(− 2.42) = 99.23%
Z
3-6
一个受拉螺栓承受轴向力 P~N(4000,210)，材料强度服从正态分布，均值及标准差
为 S = 1000 MPa , σ S = 80 MPa ，如设计可靠度为 0.999，求螺栓的设计直径。 解：螺栓受拉应力： δ =
εβ = ε β = 0.70 × 0.85 = 0.595
2 σ εβ = (ε 2σ β + β 2σ ε2 )2 = (0.70 2 × 0.09 2 + 0.85 2 × 0.05 2 ) 1 1/ 2
结构可靠性分析大作业
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题 号
回答内容
得 分
1 1.钢筋混凝土受压短柱，极限状态方程为
，
其中，抗力 、恒载 ，I 期活载 和 II 期活载 的概率分布及其数字特征列于表 1。
变量名
人们期望建筑和桥梁的设计在一个合理的安全水平。实际上，这些期望是可以通过具体设 计的最小强度、最大容许扰度等等适用标准来实现。适用标准已经逐渐包括了在设计中起着重 要作用的设计标准。这些标准经常被称为“基于可靠度设计的标准”。本书的目的是为了给读者 理解这些标准提供背景参考以及给那些有志将这种新方法应用于其他领域的结构工程师提供一 个基本的工具。
一个设计者应怎样达到最优的安全水平？一旦最优的安全水平被确定，为了实现结构的设 计，相应地，应该建立合适的设计规范。可靠度的实现必须通过基于概率的设计标准来完成。
1.3 可能的应用
结构可靠度的概念可以用于新结构的设计以及结构的评估。一个新的设计准则的产生是基 于载荷和抗力的概率模型。比如美国钢结构建筑物协会对于钢结构的载荷和抗力的影响因数设
1）初值为： G* G , L* L ，由功能函数得： R* G* L* 0 ，得 R* G L
2）根据相应的分布类型，进行相应的计算：
S0=[muG, muQ]; R0= muG+muQ;R1=0, cosR=0; 3) 计算 I R1- R0I>1e-6，则继续循环； 4） 结果：
for i=1:4 SgmY(i)=sqrt(EcovX(i,i)); %X 的协方差矩阵的特征值矩阵的对角线元素是 Y 的方差
可靠度大作业(DOC)
工程结构可靠度分析学院：姓名：学号：指导教师：目录一、工程概况 (1)二、计算依据和参考 (3)三、分析模型和参数 (4)3.1 计算模型 (4)3.2 计算模型参数 (5)四、可靠指标计算 (12)4.1 Monte Carlo方法简介 (12)4.2 响应面方法简介 (12)4.3 可靠指标的计算 (13)附录：ANSYS APDL命令流 (25)一、工程概况冷水江市资江二桥为一独塔双索面、完全对称、塔梁墩固结的斜拉桥，设置有22对、上下游2个索面斜拉索，共计88根。
试考虑部分参数的随机性，应用ANSYS PDS 模块计算在各施工工况（最多悬臂施工至第10对索已经张拉），由于突发断索导致的主梁、索塔、桥墩、斜拉索抗弯、抗拉、抗裂性等指标失效概率的变化（响应面法 + Monte Carlo ）。
主梁标准断面如图1-1所示，索塔断面如图1-2所示。
A-A342252,5图1-1 主梁标准断面（单位：m ）Ⅲ-ⅢⅣ-Ⅳ909010010022090909047090140140909040022090909047090400R 90R 90图1-2-a 索塔空心断面（单位：cm ）Ⅴ-ⅤⅥ-Ⅵ2209090904709040032090909057090500R 9R 9图1-2-b 索塔实心断面（单位：cm ）题目编号2：工况：断索位置，仅一侧（9#拉索）；计算内容（可靠指标）：拉索抗拉能力（8#、10#），索塔抗弯、抗裂性。
二、计算依据和参考1、《公路工程技术标准》JTG B01-20032、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-20043、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-20044、《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T 50283-1999三、分析模型和参数3.1 计算模型主梁、索塔、桥墩建模时可考虑尽量采用标准节段，主梁横隔板按节点荷载计入。
拉索锚固点塔端以钢锚梁上锚固坐标为准，锚点与建模节点间通过刚臂连接。
质量与可靠性工程大作业
金属带线锚钉裂问题分析及解决方案（质量与可靠性工程大作业）目录1. 情况说明2. 锚钉断裂问题介绍3. 鱼骨图分析4. 失效复现5. 失效模式分析6. 改进方案7. 试验确认8. 总结1情况说明带线锚钉是由一种非常小的植入物，用于将缝线固定于骨中。
它通过缝针将线穿过软组织，并打结将软组织固定于锚钉上，使软组织与骨重新连接。
产品由钛合金锚钉、超高分子量聚乙烯线和插入器组成。
适用于肩关节、踝关节、膝关节、髋关节、腕关节、骨盆等软组织损伤修复。
金属带线锚钉产品结构示意图如图1所示。
图1带线锚钉结构图本案例中，某款直径为2.8mm的金属带线锚的在临床使用中出现锚钉断裂情况。
为尽量避免类似情况的再次发生，对于该问题使用质量与可靠性分析工具进行分析。
通过分析希望能找到锚钉断裂原因并给出相应的解决方案。
使得产品的安全性得到提高。
2锚钉断裂问题介绍金属带线锚钉由金属锚钉、聚乙烯缝线、插入器、缝合针组成。
其中金属锚钉由符合GB/T 13810标准规定的TC4钛合金材料制成，表面无着色。
插入器与人体接触部分由符合标准YY/T 0294.1-2016要求的06Cr19Ni10不锈钢制成，缝线由超高分子量聚乙烯纱线编织而成。
锚钉结构如图2所示。
图2金属锚钉示意图锚钉断裂形式如图3所示，金属锚钉在使用中在钉头六方根部出现断裂。
分析螺钉的整个结构可知，钉头六方根部为锚钉一个应力集中点，在锚钉拧入过程中，随着锚钉的拧入扭矩不断增大，并且在这过程中如果有底孔偏小或者皮质骨偏厚等情况会进一步使得旋入扭矩变大，由于锚钉本身强度有限，因此容易出现断裂。
综上初步分析引起锚钉断裂的原因是锚钉强度不够以及非预期的使用。
图3锚钉断面图3鱼骨图分析图4鱼骨图4失效复现为复现临床上锚钉的断裂形式，现对锚钉进行模拟扭断试验。
在一般临床应用中，外科医生施加轴向和扭转组合力将骨螺钉植入体内，参考ASTM F543标准对金属锚钉进静态扭转试验。
实验装置如图5所示，将截取插入器固定与上部三爪卡盘，金属锚钉固定于下部三爪卡盘，确保夹持固定完成后，通过试验机程序控制，轴向施加5N载荷确保锚钉尾部完全进入扳手内。
结构可靠性课程大作业
结构可靠性课程大作业船舶与海洋工程结构安全可靠性分析问题1:请列举三种检查可靠性的方法，并写出每种方法的要点。
哪种方法被广泛用于处理工程问题？为什么？第三水平方法，计算结构或结构组件的精确失效概率。
第二水平方法，通过迭代计算等方法得到近似失效概率，如使用随机变量均值和方差的一次二阶矩法。
第一水平方法，通过使用一系列部分安全系数来提供适当的结构可靠性。
目前工程上广泛采用第一水平方法和第二水平方法。
一阶二次矩法计算较为简便，大多大多情况下精度又可以满足工程要求。
问题2：在工程实践当中，很难用标准正态分布描述所有的变量。
对非标准正态分布的变量，如何用 Hasofer-Lind 可靠性指标处理他们？对非正态随机变量在设计验算点处进行当量正态化，将其转化为当量正态随机变量，然后利用改进的一次二阶矩法计算结构的Hasofer-Lind 可靠性指标。
由于该方法为国际结构安全度联合委员会（JCSS）采用，故又称为JC法，是目前应用最为广泛的可靠度分析方法。
设X为非正态随机变量，其概率密度函数及其分布函数分别为f X(x)、F X(x),将其在设计验算点x?处进行当量正态化处理，转化为当量正态随机变量X′。
记X′对应的概率密度函数及分布函数分别为f X′(x)、F X′(x)，那么X和X′的概率密度函数和分布函数应满足以下两个条件。
在设计验算点x?处非正态随机变量X与其当量正态随机变量X′的分布函数值相等，且概率密度函数值也相等。
即F X(x?)=F X′(x?)且f X(x?)=f X′(x?)。
可以求得当量正态变量X′的均值μx′、标准差σx′为μX′=x??Φ?1[F X(x?)]σX′σX′=φ{Φ?1[F X(x?)]}f X(x?)将当量正态化过程与改进的一次二阶矩法相结合，即可得到JC法的计算步骤：1.假定验算点坐标x i?(通常可取x i?=μx i);2.对非正态随机变量X i,计算当量正态变量的均值μX′和标准差σX′,替代原变量的均值和标准差；3.计算方向余弦cosθXi;4.计算可靠性指标β；5.计算新验算点坐标x i?；6.由新的验算点重复步骤2到5，直到前后两次计算出的可靠坐标β之差小于允许误差ε；问题3：图1中有一根梁。
可靠性工程大作业
AP1000设备冷却水系统建模哈尔滨工程大学核科学与技术学院AP1000设备冷却水系统建模姓名：学号：摘要：本文针对非能动安全先进核电厂AP1000的设备冷却水系统（Component Water System ,CCS)的主要工作方式和工作流程，通过对系统运行过程分析，简述了其不同工作状态下的任务剖面状态，并建立了AP1000设备冷却水系统可靠性框图以及数学模型。
关键词：AP1000设备冷却水系统；任务剖面；可靠性分析；数学模型1.引言AP1000在传统成熟的压水堆核电技术基础上，在设计中采用了非能动的严重事故预防和缓解措施，大大降低了发生人为因素错误的可能性，使AP1000的安全性能得到显著提高的同时也提升了经济竞争力。
本文针对AP1000设备冷却水系统可靠性建模研究，旨在对该系统的各个运行阶段进行可靠性验证，并提出相应数学模型，从而加深对AP1000的理解。
2.设备冷却水系统综述2.1 系统功能设备冷却水系统是一个非安全相关的封闭回路冷却水系统，在放射性系统和外界环境之间起到一个屏障的作用，执行非安全相关的纵深防御功能。
2.2 系统组成设备冷却水系统包括两个相互并联并互为支持的独立系列，包括两台CCS泵、两台CCS换热器、一台CCS膨胀水箱、一台化学加药箱、一台辐射监测器装置和相关的管道、阀门、控制设备和仪表。
设备水系统如图1所示：图12.3 系统不同工况的任务剖面简述如前所述，CCS除安全壳隔离外，不执行任何安全相关的功能，但CCS的设计遵循非安全相关的纵深防御原则。
在系统运行的各个阶段，其工作条件、环境及成功准则如下所述：2.3.1 电厂启动阶段电厂启动是指将反应堆从冷停堆状态带到零功率运行的温度和压力，然后进入功率运行状态，该过程要求两个换料后设备冷却水系统的两个系列都投入运行。
电厂启动阶段的成功准则为：两系列设备冷却水系统都投入运行，同时关闭余热排出泵，四台冷却剂泵（RCP）得到冷却，下泄热交换器设置为温度自动控制模式，同时监测设备冷却水的流量和温度，使之在所要求的范围内。
机械可靠性设计大作业
汽车可靠性设计大作业班级学号姓名汽车可靠性设计大作业一、问题说明钢板弹簧作为影响车辆安全的重要零件之一，既负责传递所有各向力和力矩，还具有弹性元件、减振器和导向机构的特性，是重要的高负荷安全部件。
近年来，国内外学者对钢板弹簧的设计进行了研究。
利用虚拟样机理论，在整车动力学仿真的基础上，对汽车钢板弹簧的结构参数进行了优化设计，并对钢板弹簧进行了有限元分析；利用模糊数学理论和优化设计方法，建立了基于模糊综合评判的汽车钢板弹簧优化设计的数学模型，并探讨了其优化设计方法，分析了弹簧材料、加工工艺、设计参数和使用条件对汽车钢板弹簧疲劳寿命的影响，为钢板弹簧的设计提供了一定的理论依据。
二、已知条件汽车钢板弹簧：材料为AISI4340，几何尺寸为b(50.8，0.886）mm，l(762，1.905)mm，h（20，0.3），载荷为P=（8000，160）N，材料强度r=(585.8，28.3）MPa。
三、输出的结果1. SM=3.56592.3.四、计算的模型强度-材料的均值和方差、应力-几何参数和载荷为随机变量、干涉模型五、程序流程图六、源程序1.当载荷为定值时，求出此时的可靠度global R1 R2 sigma_R1 sigma_R2 a sigma_a zhifanliP=8000;sigma_P=160;l=762;sigma_l=1.905;h=20;sigma_h=0.3;b=50.8;sigma_b=0.886;r=585.8;sigma_r=28.3;a=l/2;sigma_a=sigma_l/2;R2=P*a/l;u=P*a;sigma_u=sqrt(P^2*sigma_a^2+a^2*sigma_P^2+sigma_P^2*sigma_a^2); sigma_R2=(sqrt((u^2*sigma_l^2+l^2*sigma_u^2)/(l^2+sigma_l^2)))/l;R1=P-R2;sigma_R1=sqrt(sigma_P^2+sigma_R2^2);zhifanli=[R1 sigma_R1 R2 sigma_R2];M=R1*a;sigma_M=sqrt(R1^2*sigma_a^2+a^2*sigma_R1^2+sigma_R1^2*sigma_a^2);I=b*h^3/12;c=h/2;g=h^2+sigma_h^2;sigma_g=sigma_h*sqrt(4*h^2+2*sigma_h^2);v=b*g;sigma_v=sqrt(g^2*sigma_b^2+b^2*sigma_g^2+sigma_b^2*sigma_g^2);L=M*6/v;sigma_L=6/v*sqrt((M^2*sigma_v^2+v^2*sigma_M^2)/(v^2+sigma_v^2));SM=(r-L)/(sqrt(sigma_r^2+sigma_L^2))结果说明：在给定载荷作用下，在钢板弹簧中央作用时，钢板弹簧受到的力矩最大，钢板弹簧所受的应力最大，所以此时钢板弹簧的可靠度最低，查表得，此时的可靠度R=0.99999，可靠，所以当该载荷作用在钢板弹簧其他位置时，钢板弹簧也可靠。
吉大2019-2020学年第一学期期末考试《汽车可靠性技术》大作业答案
吉林大学网络教育学院2019-2020学年第一学期期末考试《汽车可靠性技术》大作业
学生姓名专业
层次年级学号
学习中心成绩
年月日
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一、名词解释（每小题2分，共20分）
1、可靠性：可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定的功能的能力。
2、可靠性工程：为达到产品可靠性要求而开展的一系列设计、研制、生产、试验和管理工作。
3、基本可靠性：产品在规定的条件下，无故障的持续时间或概率。
4、任务可靠性：产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。
5、固有可靠性：计算机控制系统在制造过程中需要进行材料和元件的选择、设计、制造、组装，环境实验等。
由这一过程所决定的可靠性是系统的内在可靠性，称为系统的固有可靠性。
系统的固有可靠性决定于生产厂家。
6、使用可靠性：使用可靠性，是指产品在实际的环境中使用时所呈现的可靠性，它反映产品设计，制造、使用、维修、环境等因素的综合影响。
7、汽车可靠性：车辆的可靠性是指车辆投入使用后维持无故障工作的能力，它不同于车辆质量的概念。
8、汽车的硬故障：使汽车停驶的完全性故障。