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1、可靠性工程复习大纲第一章 概述可靠性定义: 产品在规定时间内、规定条件下完成规定功能的能力 。 三个规定的含义:规定的条件：指使用条件和环境条件等，常在产品说明书中说明。 规定的时间：指产品或系统的工作时间或任务时间。 规定的功能：是制造设备或系统的目的。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，它反应的是产品对维修人力的要求。确定基本可靠性时应考虑所有寿命单位中的所有故障，而不局限于任务期间发生的故障。（提高基本可靠性途径：简化设计、采用高质量的零部件） 任务可靠性：在任务剖面所规定时间范围和规定条件下产品将要完成任务的基本功能的概率。固有可靠性：指产品在设计和制造过程中赋予的，
2、并在理想的使用和保障条件下所具有的可靠性。固有可靠性是可靠性设计基准。对于具体产品设计、工艺确定后，其固有可靠性是固定的。使用可靠性：产品在实际使用环境中使用时所呈现的可靠性，它反应了产品设计、制造、使用、维修、环境等因素的综合影响。第3章 可靠性特征量及其常用寿命分布概率密度f(t)累积失效分布F（t）可靠度R（t）失效率（t）f(t）F(t)R(t)（t）可靠度: 产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率 。一般用R(t) 来表示。 设T 为产品寿命的随机变量，则可靠度函数为： 表示产品的寿命T 超过规定时间t的概率，既产品在规定的时间t内完成规定功能的概率。可靠概率： 产品在
3、一定的工作条件下完成规定功能的概率，记为R。失效率：产品工作到某一时刻，单位时间内发生失效的比例。可靠寿命： 对于给定的可靠度R ，由 解出的时间t即tR更换寿命：若预先给定失效率的值为，根据方程 所确定的时间t,记为，平均寿命： 设产品寿命T 的失效密度函数为 f(t) ，则它的数学期望： 失效率的浴盆曲线: 大多数产品的故障率随时间的变化形似浴盆。早期失效：指在产品使用初期发生的失效，多由产品的材料缺陷、设计不完善、制造中的失误、检验疏忽、人员操作不当等原因引起。【产品处于早期失效阶段时，失效率随时间的延长而逐渐下降，失效率函数是非增函数，记为DFR类】。偶然失效：在产品的使用过程中，由于
4、环境条件发生随机变化应力条件不可预测的突然变化致使产品失效。【在这一阶段，产品处于稳定的工作状态，失效率函数近似常数。】耗损失效：主要原因是产品老化、耗损、衰变、退化等。【失效率随着时间的延长逐渐上升，失效函数是非减函数，记IFR类。】 【产品的失效率是由产品本身的属性和其承受的应力所决定】指数分布失效率的特征：在连续型随机变量中，只有指数分布的失效率是常数。指数分布的无记忆性：若随机变量T满足【证明题书P39，性质2】第四章 系统可靠性建模串联系统可靠度：（串联系统的可靠度等于各单元可靠度的乘积）【证明题P53性质1】失效率计算：(串联系统的失效率等于各单元失效率的和）【证明题P54性质2】
5、并联系统可靠度： 【证明题P55性质3】【注：并联系统各单元寿命为指数分布时，寿命不服从指数分布】复杂系统可靠性特征参数的计算【重点：完全理解全概率分解法（可选多个分解单元）P62】多看例题第5章 系统可靠性分配与预计可靠性分配的定义：若已知系统的结构设计，把系统事先确定的可靠度指标合理分配到组成此系统的每个部件，从而得到所要求各部件的可靠度指标。可靠性分配的目的：（1) 落实系统的可靠性指标，能促进设计、制造方法和检验方法的改善；(2) 明确对各分系统或部件的可靠性要求，作为可靠性设计的依据；(3) 通过分配，暴露系统薄弱环节，为改进设计提供依据。可靠性分配的原则：1）按重要程度分配的原则；
6、2）按复杂程度分配的原则；3）按技术水平、任务情况等的综合指标分配原则；4）按相对故障率分配的原则；5）考虑优化条件的分配原则。可靠性分配方法：【等值分配法P78】【ARINC分配法P80】(掌握其证明和计算P79)【比例分配法】（串联系统按失效概率/失效率成比例分配） 可靠性预计的定义：根据系统的可靠性框图和使用环境，用以往试验或现场试验所得到的被系统所选用元器件的可靠性数据，来预测产品在规定的使用条件下可能达到的可靠性。（预计本身并能提高产品可靠性，但提供了系统中各功能之间的可靠性相对度量，可用作为设计的决策依据。）可靠性预计的目的：1）检查可靠性指标分配的可行性和合理性；2）通过对不同设
7、计方案预计结果，比较、选择、优化设计方案；3）发现设计中薄弱环节，为改进设计、加强可靠性管理和生产质量控制提供依据；4）为元器件和零部件的选择、控制提供依据；5）为开展可靠性增长、验证试验及费用核算等方面研究提供基础；6）为综合权衡可靠性、重量、尺寸、成本、维修性等参数提供依据。研制阶段可靠性预计方法的适用性:研制阶段方案论证初步设计详细设计可靠性预计方法相似设备法回归模型预计法专家评分法累计预计法（元器件计数法）累计预计法（应力分析法）上下限法可靠性设计方法：【简化设计】：在保证系统功能、不影响系统性能、不降低可靠性指标要求的前提条件下，尽可能对系统的组成及其结构进行简化。 方法：归一法一个
8、部件对一个功能；功能集中法一个部件对多种功能；最小化技术法失效率最小的元器件；【P92】【冗余设计】： 目的：为了提高系统可靠性，采用附加备份的设计方法；优点：提高系统的可靠度，并有利于改善系统的维修性； 缺点：导致系统的质量、耗能量、成本相应增加，结构尺寸增大等。【降额设计】： 目的：有意降低系统中组成单元所承受的载荷、应力等，使其在低于额定条件下工作，也能达到提高系统可靠性的目的；方法：采用大安全系数或在低于额定负荷的情况下使用；改善元器件的环境条件，如湿度、温度等【三个问题:降额的基准值、降额的尺度，降额的效果】【P94】【防护设计】： 指使用环境防护设计，就是把系统所受的环境应力( 负
9、荷）如温度、湿度、电磁场、风沙、海浪、盐雾、云雾、机械振动、冲击等降低到系统组件能够( 或允许) 承受的程度。根据环境条件的能量辐射和负荷强度及载荷类型进行相应的设计【容差设计】：任何元件、部件的参数计算会有一定的公差，公差的变化会使系统产生漂移失效，为了减少或克服这种失效，进行容差设计。【干涉理论】P95【重点清楚证明过程】第6章 FMECA和FTA故障树分析FTA的定义：在系统设计的过程中，通过对可能造成系统故障的各种因素进行分析，画出逻辑框图，从而确定系统故障原因的各种可能组合方式及其概率，以计算系统故障概率，采用相应的故障纠正措施，以提高系统可靠性的一种设计分析方法。FTA法在系统寿命
10、周期的任何阶段都可采用，最有效的两阶段：1）早期失效阶段；2）详细设计和样机生产后，批生产前的阶段。FTA的目的：通过建树过程透彻了解系统，找出薄弱环节，以便改进系统设计、运行和维修，从而提高系统的可靠性、维修性和安全性。正确建造故障树是故障树定性分析和定量分析计算的前提。FTA的步骤：1）故障树建造；2）建立故障树的数学模型；3）定性分析；4）定量分析。【学会画以及分析故障树】故障树的定性分析的目的：寻找导致顶事件发生的原因事件及原因事件的组合，即识别导致顶事件发生的所有故障模式集合；帮助分析人员发现潜在的故障，发现设计的薄弱环节，以便进行改进；还可用于指导故障诊断，改进使用和维修方案。最小
11、割集：当底事件同时发生时，顶事件若将割集中所含的底事件任意去掉一个就不再成为割集。求最小割集的方法：下行法、上行法。【P122】定量分析FTA应注意的问题：1）FTA应与设计工作结合进行；2）FTA应与设计工作同步进行；3）FTA应随设计的深入逐步细化并应作合理地简化；4）选择恰当的顶事件；5）FTA对系统设计是否有帮助，在于是否能找到系统的薄弱环节，采取恰当的改进或补偿措施，并落实到实际设计工作之中； 故障模式影响及危害性分析FMECA的定义（目的）:是在产品设计过程中，通过对产品各组成单元潜在的各种故障模式及其故障机理,以及对产品功能的影响进行分析，并把每一个潜在故障模式按它的严重程度予以
12、分类，判断这种故障模式影响的致命程度有多大，并提出可以采取的预防改进措施，以提高产品可靠性的一种设计分析方法。第7章 可靠性试验及评估可靠性试验:为了提高或保证产品的可靠性，而用于暴露产品在设计、制造中的缺陷和用于评价产品的可靠性而进行的各种试验。可靠性试验的目的：1）在研制阶段用以暴露试制产品各方面的缺陷；2）剔除具有潜在缺陷的元器件；3）确认批产品是否达到可接收的可靠性要求。可靠性实验分类【P137】 环境试验是将产品暴露在人为的或自然环境中，包括气候、力学、化学和电磁环境，从而对它在实性的影响，环境试验条件的选择应主要考虑产品在实际使用中经常遇到的主要环境条件环境应力筛选试验EES:选择
13、若干典型环境因素施加于产品的硬件上使各种潜在的缺陷加速为早期故障,然后加以排除,从而使产品的可靠性达到设计的固有可靠性水平, 同时不使产品受到疲劳损伤。筛选的目的：暴露不良元器件、工艺缺陷和其它不合格现象造成的早期失效，以便改正。确定筛选试验的目的：1）要能够经济而迅速地将产品的缺陷暴露出来；2）不能使正常的产品失效；3）筛选之后，正常的产品不能有残余应力；4）环境应力筛选试验是针对元器件的。筛选方法的评价标准三个指标：筛选淘汰率Q 筛选效率E 筛选效果可靠性鉴定试验与可靠性验收试验的区别：试验目的不同：可靠性鉴定试验为了鉴定产品的设计是否达到了规定的最低可接受的可靠性值，可为定型、批生产决策
14、提供依据。可靠性验收试验为了确定批生产的产品是否能够保持最低可接受的可靠性值，以便为批生产交付提供依据。产品所处阶段不同：可靠性鉴定试验产品研制中,设计定型阶段的可靠性指标考核试验。可靠性验收试验 产品生产过程中批产品生产稳定性。考核试验,按产品生产批次进行考核。试验要求不同：可靠性鉴定试验通过对试验数据分析给出该产品可靠的性指标测定值。可靠性验收试验只对受试产品所代表的批产品合格性水平合格与否作出判决,不求批产品指标的确切值。两类风险的概念：将合格产品批判断为不合格批而加以拒收，从而导致生产方遭受损失，称为犯第一类错误又称弃真错误。犯第一类错误的概率称为生产方风险，一般用表示。将不合格产品批误判为合格批而加以接收，从而导致用户遭受损失，称为犯第二类错误又称为存伪错误。犯第二类错误的概率称为使用方风险，一般用表示。接收概率：从N个产品中任取n个样品，检查后发现有r个不合格品，按一次抽样的判断准则，当rc时就判这批产品合格，接收这批产品。所以事件“rc”的概率P（rc）称为接收概率。抽样特性曲线的概念：函数L(p)在抽样检验中称为抽样特性函数，简称OC函数，在以p为横坐标，以L(p)为纵坐标的坐标平面上，所对应的曲线称为抽样特性曲线，简称OC曲线。单点抽样特性曲线；P161两点抽样特性曲线；P162
