第10章 可靠性设计与分析
结构机构可靠性及可靠性灵敏度分析——10章_展望）
第十章结构机构可靠性和可靠性灵敏度分析的展望可靠性是一个古老而又面临着新挑战的问题，它涉及 (1) 系统行为的描述和模拟，(2)系统行为的定量化，(3) 不确定性的描述、定量化和传递。
本书只是着重介绍了结构机构可靠性和可靠性灵敏度分析的一些经典方法和现在发展的新方法，研究在输入变量与系统行为之间关系确定，并且输入变量随机不确定性已知的条件下，不确定性的传递问题。
本书所介绍的这些方法只是可靠性工程涉及众多问题中的一个基本问题。
在结束本书的理论方法探讨之前，联系本书所研究的内容，对结构机构可靠性未来所需要研究的问题进行简单的展望。
1、输入变量不确定性的描述和定量化[1-14]一般输入变量的随机不确定性采用概率密度函数来描述，依据经典的概率统计理论，获取概率密度函数需要大量的样本数据，尤其是要准确获取密度函数的尾部时，则需要更大量的样本数据，而且往往影响系统行为失效概率的部分就是输入变量概率密度函数的尾部。
然而值得指出的是：由于经费和时间的限制，工程问题中的大样本数据往往是不可得的。
这使得可靠性研究人员投入了大量的精力和时间来研究小样本情况下母体概率密度函数的估计问题。
尽管挖掘小样本中关于母体信息的思路以及在同类产品中获取更多信息的方法是可取的，并且在今后相当长一段时间内基于这种思路的研究将在可靠性领域持续开展，但值得注意的是这种信息的挖掘和获取毕竟是有限的，因为小样本中本身所包含的信息量只是完整信息的一部分。
以有限的信息去推断完整的信息将承受一定的风险，了解并控制推断过程中的风险水平是保证所作推断有意义的前提。
另外，建立小样本情况下，输入变量不确定性的合适的描述模型也是解决信息不足问题的一个补充手段，如现在已在可靠性领域广泛研究的凸集描述模型和模糊描述模型等，还有各种描述的混合模型。
作为不足以获得概率密度函数情况下的必要补充，研究与样本信息量匹配的不确定性描述模型是输入变量不确定性描述和定量化方面的一项重要研究内容，并且在此基础上的各种不确定性描述模型的相容性也是今后可靠性领域的重要研究内容。
电子产品可靠性设计与试验技术及经典案例分析
电子产品可靠性设计与试验技术及经典案例分析课程背景――为什么我们的产品设计好了，到了用户（现场）却返修率很高？――如何为客户提供有力的可靠性指标证据？MTBF的真正含义是什么？――MTBF与可靠度、失效率、Downtime 的关系如何？提高可靠真的降低返修率？――为何功率管在没超额定功率时仍然烧毁？――塑封集成电路为何有防潮要求？――如何开展热设计？――如何开展降额设计？――如何开展电路可靠性设计，例如继电器用在电路中，是否有潜在通路？CMOS电路真的省电吗？――如何开展加速寿命试验？――如何权衡试验应力？对于企业领导和研发工程师而言，诸如此类的问题可谓太多，尽快明白可靠性的指标和基本原理，使设计人员掌握一些可靠性设计技能，是我们迫切需要研究和解决的重大课题。
目前很多企业工程师在这方面缺乏实践经验，很多相关知识都是网络和书籍上面了解，但是，一方面在解决实际问题时光靠这些零散的理论是不足的，另一方面，这些“知识”也有可能对可靠性的实质理解造成误解，为帮助企业以及研发人员解决在实际产品设计过程中遇到的问题与困惑，我们举办此次《电子产品可靠性设计与试验技术及经典案例分析》高级训练班，培训通过大量的实际产品可靠性案例讲解，使得学员可以在较短时间内掌握解决可靠性技术问题的技能并掌握可靠性设计的基本思路！同时对企业缩短产品研发周期、降低产品研发与物料成本具有重要意义！======================================================================================课程特色---系统性：课程着重系统地讲述产品可靠性设计和试验的原理，产品可靠性设计的主要方法，产品常见的故障模式及其预防方法，课程以大量的案例来阐述产品可靠性设计的思路与方法,以及可靠性工作重点、工作方法、解决问题的技巧。
---针对性：主要针对电子产品可靠性设计和测试项目，及各种典型产品出现的不同问题时候的解决思路与方法。
土木工程类基本的可靠性设计与分析技术模拟试题与答案
基本的可靠性设计与分析技术模拟试题与答案一、单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)1. 下列关于可靠性的表述正确的是。
A.产品功能越多越可靠B.产品维修越多越可靠C.产品结构越简单越可靠D.产品的可靠性随着工作时间的增加而提高答案：C解答：组成串联系统的单元越多，产品的可靠度越低。
因此，提高产品可靠性的一个重要途径是在满足性能要求前提下尽量简化设计，产品越简单越可靠。
而产品的功能越多，维修越多，工作时间越长，产品的可靠性就越差。
2. 由4个单元组成串联系统，若每个单元工作1000小时的可靠度为0.9，则系统工作1000小时的可靠度为。
A.0.5561B.0.6561C.0.7561D.0.9000答案：B解答：串联模型是指组成产品的所有单元中任一单元发生故障都会导致整个产品故障的模型。
根据题意，可以得到：3. 是指组成产品的所有单元工作时，只要有一个单元不发生故障，产品就不会发生故障，也称为工作贮备模型。
A.并联模型B.串联模型C.串并联模型D.混联模型答案：A解答：产品典型的可靠性模型有串联模型和并联模型。
串联模型是指组成产品的所有单元中任一单元发生故障都会导致整个产品故障的模型，组成串联系统的单元越多，产品的可靠度越低；并联模型是指组成产品所有单元同时工作时，只要有一个单元不发生故障，产品就不会发生故障，又称工作贮备模型。
4. 产品的可靠性框图是用方框的形式表示产品中各单元之间的功能______，产品原理图表示产品各单元的______。
A.逻辑关系；物理关系B.物理关系；逻辑关系C.逻辑关系；统计关系D.物理关系；统计关系答案：A解答：对于复杂产品的一个或多个功能模式，用方框表示的各组成部分的故障或它们的组合如何导致产品故障的框图称为可靠性框图。
产品的可靠性框图表示产品中各单元之间的功能逻辑关系，产品原理图表示产品各单元的物理关系。
5. 组成串联系统的单元越多，产品的越低。
A.可靠度B.可信度C.维修性D.可用性答案：A6. 可靠性模型包括可靠性数学模型和。
可靠性课程设计
可靠性课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解可靠性的基本概念，掌握评估和提升系统或产品可靠性的方法。
2. 学生能够运用所学知识，分析实际案例中存在的可靠性问题，并提出相应的解决策略。
3. 学生了解我国在可靠性领域的发展现状和趋势，认识到可靠性在工程技术领域的重要性。
技能目标：1. 学生能够运用可靠性理论和方法，对简单系统进行可靠性分析和评估。
2. 学生通过小组合作，完成对某一产品或系统的可靠性研究，提高团队协作和问题解决能力。
3. 学生能够运用信息技术手段，收集和整理可靠性相关资料，提高信息处理能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习可靠性课程，培养科学、严谨的学习态度，树立正确的价值观。
2. 学生在小组合作中，学会尊重他人，培养团队精神和沟通能力。
3. 学生通过了解可靠性在工程技术领域的作用，激发对相关学科的兴趣，增强社会责任感。
课程性质：本课程为专业基础课，旨在帮助学生建立可靠性基本概念，培养实际应用能力。
学生特点：学生具备一定的物理和数学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际应用能力和创新能力。
通过小组合作、讨论等方式，培养学生的团队协作和沟通能力。
在教学过程中，关注学生的情感态度，引导他们形成正确的价值观。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 可靠性基本概念：介绍可靠性的定义、评价指标和分类，使学生了解可靠性的基础理论。
- 教材章节：第一章 可靠性基本概念- 内容列举：可靠性定义、可靠性函数、故障率、平均故障间隔时间等。
2. 可靠性分析方法：讲解常用的可靠性分析方法，如故障树分析、事件树分析、蒙特卡洛模拟等。
- 教材章节：第二章 可靠性分析方法- 内容列举：故障树分析、事件树分析、蒙特卡洛模拟、可靠性预测等。
3. 可靠性设计原则：介绍提高产品或系统可靠性的设计原则，包括冗余设计、容错设计等。
第10章可靠性设计与分析
第10章可靠性设计与分析可靠性是指系统在规定的时间内能够正常运行的概率，是一个系统的重要性能指标。
在设计和分析中，可靠性是一个重要的考虑因素，因为它直接影响系统的可用性、维护成本以及用户对系统的满意度。
可靠性设计是指在设计过程中考虑和优化可靠性的方法和技术。
在可靠性设计中，需要确定系统的关键部件和功能，识别潜在的风险和故障点，并采取措施提高系统的可靠性。
可靠性设计的目标是通过降低系统故障的概率、增加系统的容错能力和故障恢复能力，提高系统的可靠性。
可靠性分析是指通过对系统进行分析和评估，确定系统的可靠性水平和存在的问题。
在可靠性分析中，可以采用多种方法，包括故障树分析、可靠性块图、失效模式与效应分析等。
通过可靠性分析，可以识别系统的脆弱点和风险，制定相应的改进措施，提高系统的可靠性。
在进行可靠性设计和分析时，需要考虑以下几个方面：1.系统结构：系统的结构对可靠性有着重要影响。
合理的系统结构可以提高系统的可靠性，使得系统更容易发现和隔离故障，减少故障传播的可能性。
在设计过程中，应根据系统的要求和功能，选择合适的系统结构。
2.故障模式与效应：了解系统的故障模式与效应对可靠性设计和分析至关重要。
通过分析系统的故障模式，可以预测系统的故障概率和效应，选择合适的设计策略和措施，提高系统的可靠性。
3.可用性评估：可用性是指系统在给定时间内正常运行的概率。
在可靠性设计和分析中，需要对系统的可用性进行评估。
通过评估系统的可用性，可以确定系统的可靠性水平，并找到影响系统可用性的关键因素，从而制定相应的改进措施。
4.故障模拟与测试：故障模拟与测试是可靠性设计和分析的重要手段。
通过模拟和测试系统的故障，可以了解系统的可靠性水平和存在的问题，找到关键故障点，并采取相应的措施，提高系统的可靠性。
5.可靠性预测与优化：可靠性预测是根据系统的设计和性能参数，对系统的可靠性进行预测和评估。
通过可靠性预测，可以了解系统的可靠性水平，选择合适的设计参数和措施，优化系统的可靠性。
第10章 控制系统的可靠性
图中：t1、t2……tn为系统正常工作时间 Tl、T2……Tk为维护时间
主要衡量指标：
1. 故障率λ（失效率）
失效次数 总工作时间
k
t
i 1
n
i
即单位工作时间内发生故障的次数
2．维护率μ
维护次数 总维护时间
k
T
i 1
k
i
单位维护时间内修复的次数
为周期在0-70℃之间循环工作三到十天进行筛选，
元器件基本上可进入偶然失效期。 （2）留有裕量 电子元器件都有额定工作参数和极限工作参 数，包括电气条件、机械条件、环境条件等，选
用时应在额定值以下留有一定的裕量。
二、冗余技术
常用的冗余系统．按其结构可分为并联系统、
备用系统和表决系统三种。
1．并联系统
试和维护等阶段)采取一系列规范化的方法来减少错 误，提高软件的可维护性。
三、故障自诊断技术
故障自诊断技术是用软件的办法迅速准确确定系 统内部是否发生故障，以及故障发生的部位，指导 运行维护人员及时发现故障、及时维修。 故障诊断的常用方法有（见下页）
1. 检查CPU的运算功能 在特定的存储区储存一组确定的数据，其中一 个数据是其余数据经过作某些运算的结果。在诊断
对于有N个并联装置组成系统来说，只有当N 个装置全部失效时，系统才不能工作。
2．备用系统
S1，S2，…，SN为工作单元 D1，D2……，DN为每个单元上的失效检测器 K为转换器。 在备用系统中，仅有一个单元在工作，其余 各单元处于准备状态。一旦工作单元出现故障，失 效检测器发出信号，通过转换器K投入一个备用单 元，整个系统继续运行。
3．表决系统
S1，S2，…，SN为工作单元 M为表决器
《工程结构荷载与可靠度分析》李国强(第四版)课后习题答案
第一章荷载类型1、荷载与作用在概念上有何不同？荷载：是由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。
作用：能使结构产生效应的各种因素总称。
2、说明直接作用和间接作用的区别。
将作用在结构上的力的因素称为直接作用，将不是作用力但同样引起结构效应的因素称为间接作用，如温度改变，地震，不均匀沉降等。
只有直接作用才可称为荷载。
3、作用有哪些类型？请举例说明哪些是直接作用？哪些是间接作用？①随时间的变异分类：永久作用、可变作用、偶然作用②随空间位置变异分类：固定作用、可动作用③按结构的反应分类：静态作用、动态作用。
4、什么是效应？是不是只有直接作用才能产生效应？效应：作用在结构上的荷载会使结构产生内力、变形等。
不是。
第二章重力1、结构自重如何计算？将结构人为地划分为许多容易计算的基本构件，先计算基本构件的重量，然后叠加即得到结构总自重。
2、土的重度与有效重度有何区别？成层土的自重应力如何计算？土的天然重度即单位体积中土颗粒所受的重力。
如果土层位于地下水位以下，由于受到水的浮力作用，单位体积中，土颗粒所受的重力扣除浮力后的重度称为土的有效重度。
3、何谓基本雪压？影响基本雪压的主要因素有哪些？基本雪压是指当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。
主要因素：雪深、雪重度、海拔高度、基本雪压的统计。
4、说明影响屋面雪压的主要因素及原因。
主要因素：风的漂积作用、屋面坡度对积雪的影响（一般随坡度的增加而减小，原因是风的作用和雪滑移）、屋面温度（屋面散发的热量使部分积雪融化，同时也使雪滑移更易发生）。
5、说明车列荷载与车道荷载的区别。
车列荷载考虑车的尺寸及车的排列方式，以集中荷载的形式作用于车轴位置；车道荷载则不考虑车的尺寸及车的排列，将车道荷载等效为均布荷载和一个可作用于任意位置的集中荷载形式。
第三章侧压力1.什么是土的侧压力？其大小与分布规律与哪些因素有关？土的侧向压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。
军工产品的六性策划与设计
输出
维修性大纲
方案设计审查意见
维修性设计报告
初样机设计审查意见 维修性分析评价报告 设计定型审查意见
28
保障性工作项目
• 依据GJB 3872-99《装备综合保障通用要求》（13项）
• 综合保障的规划与管理 • 制定综合保障计划 • 制定综合保障工作计划 • 综合保障评审 • 对转承制方和供应方的监督与控制
维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性等专业工 程技术进行产品设计和开发。” • 7.3.3“设计和开发输出”：“适用时，给出可靠性、维 修性、保障性、测试性、安全性和环境适应性等设计报 告。” • 7.3.4“设计和开发评审”：“必要时，进行可靠性、维 修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性等专题评 审。”
军工产品“六性”策划与设计
S
1
主要内容
• 1 “六性”概念及工作内容 • 2 “六性”策划 • 3 可靠性设计 • 4 “六性”设计
S
2
1 “六性”概念及工作内容
S
3
“六性”概念
• 依据GJB 451A-2005《可靠性维修性保障性术语》
• 可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功 能的能力。
– 维修时间参数，如平均修复时间（MTTR）、系统平均恢复时间 （MTTRS）、平均预防性维修时间（MPMT）等。
– 维修工时参数，如维修工时率（MR）。
– 测试诊断类参数，如故障检测率（FDR）、故障隔离率（FIR）、 虚警率（FAR）、故障检测隔离时间（FIT）等。
• 定性要求：为使产品维修快速、简便、经济，而对产品设 计、工艺、软件及其他方面提出的要求，一般包括可达性、 互换性与标准化、防差错及识别标志、维修安全、检测诊 断、维修人素工程、零部件可修复性、减少维修内容、降 低维修技能要求等方面。
可靠性与系统可靠性讲解
五、可靠性指标的体系
一般地说，一个产品的可靠性可由多种 指标形式表示。因为可靠性是个综合特性， 它综合表现了产品的耐久性、无故障性、维 修性、可用性和经济性，可分别用各种定量 指标表示，形成一个指标体系。具体一个产 品采用什么样的指标要根据产品的复杂程度 和使用特点而定
第四节 可靠性与质量管理
可靠性是时间的质量
（3）可靠性管理。可靠性管理是对可靠性工作 的各个环节以及产品的全寿命周期的各项技术 活动进行组织、协调和控制，以实现既定的可 靠性指标的一种方法。
2．可靠性专业技术
（1）可靠性设计。 这项工作包括：建立 可靠性模型，对产品进行可靠性预计和分 配，进行故障或失效机理分析，在此基础 上进行可靠性设计。
低估其产品缺点的软体公司；就像除 了Sun以外，大家都知道Solaris 2.4是 有史以来瑕疵最多的Unix，而同样不 完善的2.2 Linux Kernel不是也曾宣 称会提供企业所需的一切吗？
机械设计基础第10章
预紧力Fa →产生拉伸应力σ
Fa
0.5
∴ 强度条件为： 1.3Fa [ ] e 2 d1 4
d1
按第四强度理论，当量应 力： e 2 3 2 1.3
1、承受横向工作载荷的普通螺栓强度
工作原理：依靠预紧力作用下 在被连接件之间产生的摩擦力 承受横向工作载荷。 摩擦力： F f F0 fm 保证连接可靠，要求：
§10-4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
一、螺纹连接的基本类型 1.螺栓连接： 普通螺栓连接：应用广泛，两被连接件不太厚， 便于从两边装配。 铰制孔用螺栓连接：受横向载荷。 2.双头螺栓连接：被连接件之一较厚，常拆卸。 3.螺钉连接：被连接件之一较厚,不常拆卸，且不易 做成通孔的场合。
4.紧定螺钉连接：用于固定两零件的相对位置，并可 传递不大的力和转矩。
—设计公式
d1—螺纹小径（mm） [σ]—许用拉应力 N/mm2 (MPa) Fa
二、紧螺栓连接
紧螺栓连接——承受横向工作载荷和承受轴向工作载荷两种情况
承受工作载荷前拧紧，在拧紧力矩T和轴向载荷Fa（预紧力F0 ） 作用下，螺栓发生拉扭变形，螺栓工作在复合应力状态。
1 2 d1 4 d2 Fa tan(ψ ' ) 螺纹摩擦力 Fa 2d 2 T1 2 tan(ψ ' ) 矩T1→产生 1 2 d1 WT d13 d1 剪应力τ 16 4
θ
一、受力分析
1、矩形螺纹
三点假设：
1.螺纹拧紧过程相当于滑块沿斜面上升的过程；
2.拧紧过程中螺纹各圈的变形量相等；
F Fa
3.力作用在螺纹中径上。
拧紧过程：
FR Fn
ρ
航空电子产品的可靠性设计与仿真试验
航空电子产品的可靠性设计与仿真试验一、引言1. 航空电子产品的发展概况2. 可靠性设计和仿真试验的重要性和意义二、可靠性设计原理1. 可靠性概念和指标2. 可靠性设计流程3. 可靠性设计的方法和技术三、航空电子产品可靠性仿真分析1. 仿真分析概述2. 仿真分析方法和技术3. 仿真分析工具的应用四、可靠性试验设计和实施1. 试验方法和流程2. 可靠性试验参数设计3. 可靠性试验的实施和结果分析五、可靠性设计的实现与应用1. 工程实践中的可靠性设计2. 可靠性设计的应用案例分析3. 未来可靠性设计的发展趋势六、结论1. 小结2. 可靠性设计和仿真试验的意义和前景。
第一章：引言随着航空技术的不断发展和进步，航空电子产品的需求越来越广泛。
航空电子产品不仅在军事领域有广泛应用，在航空航天、民用通信、遥感技术等各个方面都得到了广泛的应用。
由于航空电子产品的应用环境复杂且苛刻，其可靠性设计必须非常精细和严谨，以确保其安全性和稳定性。
本篇论文的主要探讨的是航空电子产品的可靠性设计与仿真试验。
在本章中，我们将首先介绍航空电子产品的发展概况，随后探讨可靠性设计和仿真试验的重要性和意义。
1.1 航空电子产品的发展概况随着近年来航空技术的快速发展，航空电子产品的需求和使用增长迅速。
从长远的发展看，无论是航空器上的控制系统和通信设施，还是在地面和地空系统上的各种航空设备，都需要高水平的航空电子技术的支持。
如今，航空电子产品已应用于雷达、导航设备、通信设备、电子对抗、平台控制等多个领域。
与此同时，航空电子产品的可靠性要求也更高，必须具有高度稳定性和可靠性，保证设备的长期稳定运行。
1.2 可靠性设计和仿真试验的重要性和意义航空电子产品的失效将直接影响到飞行安全，给飞行带来不可预知的风险和潜在的危害。
因此，航空电子产品的可靠性设计和仿真试验至关重要。
在过去的几十年中，可靠性设计和仿真试验一直被广泛运用于诸如航空航天、国防、制造、医疗等多个领域。
第十章动物实验设计及结果分析
大鼠b (0.150)
0.50
地鼠b (0.080)
0.60
豚鼠b (0.4)
0.375
兔b (1.8)
0.25
比格犬b (10.0)
0.150
猕猴b (3.0)
0.25
成人b (60.0)
0.081
大鼠a
2.00
1.00
1.20
0.75
0.0.162
地鼠a
1.67
1.20
实验结束处死解剖观察取材 测试涉及到麻醉、取全血/血浆/血清、脏器称重、
病理组织取材及固定等一系列步骤，可依据实验目的和检测指标选择部分或全部
进行。
2019/10/10
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由于动物实验几乎涉及到基础和临床各个学科，不同的研究有不同的 目的和要求，所用的试验方法、仪器设备和指标也各不相同，但无论 选择何种实验方法，均应力求做到以下几点：
每组的样本量反映了同一处理的重复个数。样本量过小， 抽样误差大，不易发现实际存在的差异，得不出统计学意 义的结论；样本量过大，不符合动物福利的原则，也浪费 人力、物力和财力。一般情况下啮齿类大小鼠实验分组每 组10-20只，雌雄各半即可满足统计学分析的要求。大动 物如兔、犬和猪的实验一般每组6-10只。
如果有人的临床用药剂量或动物实验参考剂量，那么可转 换成不同动物的等效剂量。研究证明药物的等效剂量不是 与动物的体重成正比的，而是与单位体重的体表面积成正 比的，因此小动物的等效剂量往往是人的数倍。
2019/10/10
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种属 小鼠a
表10-1 标准体重动物由动物a到动物b的mg/kg换算系数
小鼠b （0.02）
201922525三预实验预实验是实验者在正式实验前对实验方法和条件以及实验对象磨合为一个整体的过程是正式实验前的模拟或者演习其目的在于检查各项准备工作是否完善人员是否配齐实验方法和步骤是否切实可行技术是否熟练仪器设备是否运行正常测试指标是否稳定可靠剂量是否设计合理等了解实验结果与预期结果的距离从而为正式实验提供补充修正的意见和经验是动物实验必不可少的重要环节
可靠性工程师手册简明读本
为了更好地推进“可靠性提升工程”、宣传普及可靠 知识与理念，中国质量协会组织编写了《可靠性工程师手 册》简明读本（以下简称“简明读本”）。简明读本根据 《可靠性工程师手册》一书摘编，在编写过程中得到了原 书主编李良巧老师的大力支持，在此表示衷心感谢。
希望《可靠性工程师手册》简明读本在企业开展可靠 性提升工程中能够起到传播、宣传、推广、指导以及提高 认识的积极作用。
第五章 可靠性管理 5.1 概述………………………………………………………… (35) 5.2 可靠性战略………………………………………………… (36) 5.3 可靠性工作的基本原则…………………………………… (36) 5.4 故障报告、分析和纠正措施系统（FRACAS）…………… (38) 5.5 可靠性评审………………………………………………… (38) 5.6 可靠性工程师……………………………………………… (40) 5.7 可靠性信息管理…………………………………………… (41)
3.5 制定实施可靠性设计准则………………………………… (27) 3.6 元器件、零部件和原材料的选择与控制………………… (28) 3.7 确定和控制可靠性关键产品……………………………… (28)
第四章 可靠性试验 4.1 概述………………………………………………………… (29) 4.2 环境应力筛选……………………………………………… (30) 4.3 可靠性研制试验…………………………………………… (32) 4.4 可靠性增长试验…………………………………………… (32) 4.5 可靠性鉴定和验收试验…………………………………… (33) 4.6 寿命试验…………………………………………………… (33)
·4·
● 第二章 可靠性基本概念
产品可靠性设计与分析
性
性
靠
预
预
性
测
测
预 测
可靠性分配
按
按
相
单
等
对
元 复
分
失
杂
配
效
度
法
率
和 重
分
要
配
度
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系统可靠性设计（System reliability design）
定义：通过预测、分配、分析、改进等一系列可靠性
计算和可靠性工程活动，把定量的可靠性目标值设计到 技术文件和图纸中去，形成系统的固有可靠性。
可靠性预测
可靠性指标体系
Characteristic quantity of reliability
4
可靠性指标体系（Characteristic quantity of reliability）
可 靠 度
失 效 率
平 均 寿 命
可靠性定义
可靠性评价指标
规
规
规
定
定
定
条
时
功
件
间
能
维 修 度
有 效 度
可 靠 寿 命
R(100) =
84 100
=
0.84
工作400h后尚有72个轴承可以继续工作，故
R(400) =
72 100
=
0.72
产品出厂时，其时间 t = 0，失效数量 n(0) = 0，故 R(0) = 1
，随着使用时间(包括运输、贮存及使用等)的增加，失效数不断增加，因
而可靠度相应逐渐减小。所有的产品，不论其寿命有多长，在使用过程
32
∑ Rs = Rsi = 0.95376 i =1
《可靠性设计与试验》PPT课件
可整理ppt
3
12.2 元器件的筛选
• 可靠性筛选的目的是尽快地缩短早期失效 期并把失效率降低到可接受水平上。利用 加速或增加应力条件温度可以加快筛选速 度，表明同一种产品在不同条件下失效率 不是相同的，因此在进行可靠性试验时就 可以提高应力条件，使早期失效在较短的 时间内剔除。
可整理ppt
4
可靠性筛选的特点
第十二章 可靠性设计与试验
• 12.1 概论 • 12.2 元器件的筛选 • 12.3.电子产品的可靠性预计 • 12.4 降额设计 • 12.5 漂移失效（marginal failure）的设计 • 12.6 机械可靠性概率设计:干涉理论 • 12.7可靠性试验
可整理ppt
1
12.1 概论
• 在高费用及通货膨胀时代，获得有效的备 用系统的关键是：在最低费用的基础上得 到性能，可靠性及系统其它参数之间的折 衷平衡。它们之间有一定的矛盾，这就要 求设计人员能够掌握更新的设计方法，以 较快的周期更新产品，设计人员必须使用 户在产品的性能，可靠性，维修性及费用 几个方面达到可接受的平衡关系。在确定 了可靠性，维修性，费用，性能的设计指 标以后求解它们的最优方案。
环境。
Q －质量因子也称质量系。不同质量等级的同类器件有不同的取值。 A－电路因子也称电路系数。同一器件在不同线路中使用时有不同的取值。 S2 －电压应力因子也称电压系数。器件加不同的使用电压时不同的取值。 C －复杂性因子也称结构系数。相同类型的单管、双管、复合管有不同的
取值。
R－额定功率因子。不同额定功率的器件有不同的取值。
可整理ppt
2
可靠性设计内容
• 最大限度地提高固有可靠性，其中包括：原件的选择与管理，降额 设计，参数设计与漂移设计，环境防护，贮备设计，设计的简化与分 析，这些措施都有利于提高系统的固有可靠性。
《工程结构荷载与可靠度分析》李国强(第四版)课后习题答案
第一章荷载类型1、荷载与作用在概念上有何不同？荷载：是由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。
作用：能使结构产生效应的各种因素总称。
2、说明直接作用和间接作用的区别。
将作用在结构上的力的因素称为直接作用，将不是作用力但同样引起结构效应的因素称为间接作用，如温度改变，地震，不均匀沉降等。
只有直接作用才可称为荷载。
3、作用有哪些类型？请举例说明哪些是直接作用？哪些是间接作用？①随时间的变异分类：永久作用、可变作用、偶然作用②随空间位置变异分类：固定作用、可动作用③按结构的反应分类：静态作用、动态作用。
4、什么是效应？是不是只有直接作用才能产生效应？效应：作用在结构上的荷载会使结构产生内力、变形等。
不是。
第二章重力1、结构自重如何计算？将结构人为地划分为许多容易计算的基本构件，先计算基本构件的重量，然后叠加即得到结构总自重。
2、土的重度与有效重度有何区别？成层土的自重应力如何计算？土的天然重度即单位体积中土颗粒所受的重力。
如果土层位于地下水位以下，由于受到水的浮力作用，单位体积中，土颗粒所受的重力扣除浮力后的重度称为土的有效重度。
3、何谓基本雪压？影响基本雪压的主要因素有哪些？基本雪压是指当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。
主要因素：雪深、雪重度、海拔高度、基本雪压的统计。
4、说明影响屋面雪压的主要因素及原因。
主要因素：风的漂积作用、屋面坡度对积雪的影响（一般随坡度的增加而减小，原因是风的作用和雪滑移）、屋面温度（屋面散发的热量使部分积雪融化，同时也使雪滑移更易发生）。
5、说明车列荷载与车道荷载的区别。
车列荷载考虑车的尺寸及车的排列方式，以集中荷载的形式作用于车轴位置；车道荷载则不考虑车的尺寸及车的排列，将车道荷载等效为均布荷载和一个可作用于任意位置的集中荷载形式。
第三章侧压力1.什么是土的侧压力？其大小与分布规律与哪些因素有关？土的侧向压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。
质量管理与可靠性--第10章-可靠性设计与分析资料
第一节 可靠性概述
二、 可靠性的评价尺度
衡量产品可靠性的指标很多，各指标之间有着 密切联系，其中最主要的有四个，即：
可靠度R (t)、 不可靠度(或称故障概率)F (t)、 故障率λ(t) 平均寿命
第一节 可靠性概述
1.可靠度R (t)
可把靠产性品指在标规定的条件下和规定的时间内，完成
F (t) = P (T≤t)
不可靠度具有下述性质：
F(t)
① 是非减函数；
② F(0)＝0，F(∞）＝1；
③ 0≤F（t)≤1.
第一节 可靠性概述
同样，不可靠度的估计值为：
F(t) N f (t) N f (t) N0 Ns (t)
Ns (t) N f (t) N0
N0
由于故障和不故障这两个事件是对立的，所以 R (t) + F (t) =1
R(t)
Ns (t)
Ns (t) N0 N f (t)
Ns (t) N f (t) N0
N0
第一节 可靠性概述
不可靠度F（t）
如果仍假定t为规定的工作时间，T为产品故障前 的时间，则产品在规定的条件下，在规定的时间
内丧失规定的功能(即发生故障)的概率定义为不 可靠度(或称为故障概率)，用F(t)表示：
4.可靠性增长 5.可靠寿命 6.平均寿命
平均寿命是指产品从投入运行到发生故障的平均工作时 间。
对于不维修产品又称失效前平均时间MTTF(Mean time to failure)，
对于可维修产品而言，平均寿命指的是产品两次相邻故 障间的平均工作时间，称为平均故障间隔时间 MTBF(Mean time between failure)
n
R S P(Ui ) Ri
《结构可靠性分析》总复习-总复习
2，考虑基本变量的实际分布，把非正态分布的 随机变量当量（等效）化成正态变量，计算可靠 指标，故称为考虑分布类型的二阶矩模式或简称 当量正态变量模式。由于计算的是设计验算点的 值，故又称验算点法。
随机变量的数字特征 数学期望
1. 定义
方差
结构可靠度中常用的概率分布
1，均匀分布 2，正态分布 3，对数正态分布 4，指数分布 5，极值分布 6，泊松分布
多维随机变量及其分布
二维随机变量 二维随机变量函数的分布 多维随机变量的数字特征
大数定理和中心极限定理
数理统计基础知识 一般概念
1 母体、个体和样本 母体(总体)：研究对象的全体，常指X取值的全体
i 1,2,
式中
R
为由计算公式确定的构
P
件抗力；
RP R•, 这里 R•为抗力函数
~N(0,1),
n21S2 ~2(n1)
n
故有统计T量 x0
x0 ~t(n1)
n1S2
S
n 2 n1 n
P Tt t
2
2
tt,则拒绝
2
3、母体分布的假设检验 （2检验法）
假设H0：总体x的分布函数为 F(x)=F0(x) (F0(x)是某个已知的分布)
统计量 2
k
i
npi 2
~
2
总复习
结构设计
可靠性 经济性
实践经验
工程实测 专家系统
数学理论
统计数据 实验数据
图 1.1 结 构 可 靠 性 设 计
第十章 城市快速路规划
另外城市快速路出入口设置还应注意保持主线基本车道的连续性，同时在出入口分、合流处维持车道数的平衡。我国城市道路相关设计规范并没有给出城市快速路设置出入口时如何保持连续与平衡的标准，公路相关设计规范互通式立交设计要点中明确给出了车道数平衡的概念和出入口分、合流出车道数平衡公式：
（10-1-2）
式中： ——分流前或合流后的主线车道数；
表10-1-2快速路的基本通行能力与设计通行能力
设计时速（km/h）
100
80
60
基本通行能力（pcu/h/ln）
2000
1800
1700
快速路上的交通属于连续流，因此单向车道设计通行能力可按下式计算[54]：
（10-1-1）
式中： ——单向车道的设计通行能力（pcu/h）；
——基本通行能力（pcu/h），根据设计车速不同而异；
由图10-1-6a可以看出，当采用单向两车道，如果某一车道上的一辆车抛锚或发生交通事故，快速路的单向通行能力立刻锐减为原来的1/2，起初是两个车道变成一个车道通行，但很快将演变为两个车队的头车互不相让而导致全线瘫痪的局面，可见单向双车道快速路运行可靠性是比较差的。而若采用单向三车道或以上，当一个车道出现了事故，其通行能力还保留了原来的2/3，在交通量不大的情况下，交通流可以演变为较大的饱和度的较低的交通流，尚能维持道路的通畅。
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系统可靠性预计是以组成系统的各个单元的预计值 为基础，根据系统可靠性模型，对系统基本可靠性 和任务可靠性进行预计。 任务可靠性预计即对系统完成某项规定任务成功概 率的估计。在任务期间系统可分为不可修系统和可 修系统。因此，任务可靠性预计分为不可修系统任 务可靠性预计和可修系统的任务可靠性预计(也称为 可信度)。
串联模型的可靠度计算
根据概率计算的基本规则，可得串联系统中可靠 度的表达式为：
R S P(U) P(U1 U 2 U n )
依据乘法法则有：
R S P(U i ) R i
i1 i1 n n
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10.1.3 可靠性相关技术介绍
并联模型的可靠性框图
组成系统的所有子系统或单元都失效或出现故障时才会失 效或出现故障的系统称为并联系统。
并联模型的可靠度计算公式
R S 1 FS 1 (1 R i )
i1 n
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R67(t) 1 (1 R6 )(1 R7 ) 1 (1 0.91)2 0.9919
整个系统就由单元U1、U2345和U67串联组成，故得 整个系统的可靠度为
R s(t) R1R 2345R 67 0.91 0.97045 0.9919 0.876
评分预计法通常考虑的因素有复杂程度、技
术水平、工作时间和环境条件在工程实际中 可以根据产品的特点而增加或减少评分因素。 评分原则如下：
1） 复杂程度 2） 技术水平 3） 工作时间 4） 环境条件
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10.1.3 可靠性相关技术介绍
系统的可靠性建模包括可靠性框图和可靠性
数学模型
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10.1.3 可靠性相关技术介绍
可靠性框图说明子系统故障对系统性能的影响，是一种逻辑 框分析，这种分析要求把复杂的系统分成一些子系统或原件 框图中每一方框代表在评定系统可靠性时必须要考虑的，并 具有与方框中相联系的可靠性值的单元或功能。所有连接方 框的线没有可靠性值。导线或连接器单独放入一个方框或作 为一个单元的一部分。所有方框就故障率或失效率而言是相 互独立的。
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②
③
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10.1.1 可靠性定义
④
⑤
在设计定型时，经过验证获得“验证值”， 用以验证是否达到研制结束时的最低可接 受值。 在使用阶段，经过验证获得此阶段的“验 证值”，用以验证产品可靠性是否达到使 用方要求的“目标值”。
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故障的集中分类方式： 灾难故障、严重故障和一般故障 早期故障和耗损故障 偶然故障和渐变故障 独立故障和从属故障
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10.1.1 可靠性定义
可靠性要求 定性要求 通过非量化的形式提出可靠性要求， 以便通过设计、分析工作，保证产品的可靠性。 可分为六个方面： 简单性的定性要求 冗余的定性要求 降额的定性要求 采用成熟技术的定性要求 环境适应性的定性要求 人机工程的定性要求
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10.1.2
可 靠 性 设 计 分 析 的 概 念 流 程
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可 靠 流性 程的 设 计 分 析
10.1.3 可靠性相关技术介绍
建立系统、子系统或设备的可靠性模型，是
为了分析定量分配、估算和评价产品的可靠 性
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10.1.3 可靠性相关技术介绍
有些复杂系统不是由简单的串联、并联子系统组 合而成的，因此就不能用计算串联、并联可靠度 的方法来计算系统的可靠度。 对于复杂系统的可靠度计算，常常采用状态枚举 法（或称为真值表法）、全概率公式法（或称为 分解法）、路径枚举法等。
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10.1.3 可靠性相关技术介绍
相似产品的预计程序为：
1） 确定相似产品 2） 分析相似因素对可靠性的影响 3） 产品可靠性预计
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10.1.3 可靠性相关技术介绍
第10章 可靠性设计与分析
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10.1 可靠性介绍
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10.1.1 可靠性定义
我国国家标准可靠性基本名词术语及定义 GB3187-82规定的可靠性定义为：“产品在规定 的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。”
R 45(t) R 4 R5 0.91 0.91 0.8281
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10.1.3 可靠性相关技术介绍
然后计算U23和U45再并联的子系统U2345以及U6和 U7组成的并联子系统U67的可靠度分别为
R 2345 (t) 1 [1 R 23 (t)][1 R 45 (t)] 1 (1 0.8281) 2 0.97045
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10.1.3 可靠性相关技术介绍
状态枚举法的原理是将系统中各个子系统或
单元的完好和失效两种状态的所有可能出现 的情况一一搭配排列出来，排出来的每一种 情况为一种状态，并确定对应的系统状态是 失效或是完好状态，然后计算各种状态是失 效或完好的概率，最后累加起来就得到系统 失效或完好的概率即可靠度。
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10.1.3 可靠性相关技术介绍
例 某系统由7个单元串并联组成，如图所示，已 知这7个单元的可靠度为R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝ R6＝R7＝0.91，试求该系统的可靠度。
解：首先计算U2和U3、、U4和U5组成的串
联子系统U23和U45的可靠度分别为
R 23(t) R 2R 3 0.91 0.91 0.8281
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10.2 可靠性介绍
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10.2.1 可靠性设计准则
可靠性设计准则是把已有的、相似产品的工程经验总 结起来，使其条理化、系统化、科学化，成为设计人 员进行可靠性设计所遵循的细则和应满足的要求。
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10.1.3 可靠性相关技术介绍
可靠性预计的目的和用途主要有:
1） 评价是否能够达到要求的可靠性指标。 2） 在方案阶段，通过可靠性预计，比较不同方案的可靠性 水平，为最优方案的选择及方案优化提供依据。 3） 在设计中，通过可靠性预计，发现影响系统可靠性的主 要因素，找出薄弱环节，采取设计措施，提高系统可靠性。 4） 为可靠性增长试验、验证及费用核算等提供依据。 5） 为可靠性分配奠定基础。
10.1.3 可靠性相关技术介绍
串—并联混合模型的可靠性框图 把若干个串联系统或并联系统重复地加以串联或 并联，得到更复杂的可靠性结构模型，称为串— 并联混合系统。
串—并联混合模型，是基本串联和并联系统组合， 对于其可靠性的计算，可以连续地用串联和并联 的基本公式来分析计算。
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10.1.3 可靠性相关技术介绍
全概率公式法的原理是首先选出系统中的主
要单元，然后把该单元分成正常工作与故障 两种状态，再用全概率公式计算系统的可靠 度。 路径枚举法是根据系统的可靠性逻辑框图， 将所有能使系统正常工作的路径一一列举出 来，再利用概率加法定理和乘法定理来计算 系统的可靠度。
可靠性设计准则文件基本内容包括:概述、目
的、适用范围、依据、可靠性设计准则。 1）概述。 2）目的。 3）适用范围。 4）依靠。 5）可靠性设计准则
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10.1.1 可靠性定义
定量要求 确定产品的可靠性参数、指标以及验 证时机和验证方法，以便在设计、生产、试验验 证、使用过程中用量化方法评价或验证产品的可 靠性水平。 可靠性参数要反映战备完好性，任务成功性，维 修人力费用及保障资源费用等四个方面的要求。 分为基本可靠性要求和任务可靠性要求。
可靠性的四大要素： （1）可靠性对象。 （2）规定的条件。 （3）规定的时间。 （4）规定的功能。
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10.1.1 可靠性定义
故障是产品不能执行规定功能的状态。通常指功 能故障。但因预防性维修或其他计划性活动或缺 乏外部资源造成不能执行规定功能的情况除外。
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10.1.1 可靠性定义
①
在产品研制各阶段可靠性各参数值之间的时序关 系说明如下：