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1、结构可靠性分析根底结构可靠性分析根底航空学院航空学院 航空结构工程系航空结构工程系王生楠王生楠二零零七年十一月二零零七年十一月1精选课件结构可靠性分析根底授课提纲结构可靠性分析根底授课提纲第一章第一章 绪论绪论+结构的失效结构的失效第二章第二章 常用概率分布及次序量统计常用概率分布及次序量统计第三章第三章 统计失效模型统计失效模型第四章第四章 可靠性试验中的统计方法可靠性试验中的统计方法第五章第五章 基于疲劳平安寿命的可靠性分析基于疲劳平安寿命的可靠性分析第六章第六章 估计问题中子样容量确实定估计问题中子样容量确实定第七章第七章 强度问题可靠性研究概述强度问题可靠性研究概述第八章第八章 影响飞
2、机结构可靠性的主要因素影响飞机结构可靠性的主要因素第九章第九章 概率断裂力学与概率损伤容限概率断裂力学与概率损伤容限/耐久性专题耐久性专题2精选课件第一章第一章 绪论绪论1.1.可靠性问题的提出与开展可靠性问题的提出与开展2.2.可靠性的定义及研究的主要内容可靠性的定义及研究的主要内容3.3.结构可靠性研究的内容与特点结构可靠性研究的内容与特点4.4.可靠性的度量可靠性的度量3精选课件1.1.可靠性问题的提出与开展可靠性问题的提出与开展“可靠性可靠性-衡量产品质量的一个重要指标。衡量产品质量的一个重要指标。定性理解评价定性理解评价 定量分析度量定量分析度量 可靠性的研究始于第二次世界大战；可靠
3、性的研究始于第二次世界大战；电子设备的可靠性问题电子设备的可靠性问题 德国德国V-2火箭诱导装置火箭诱导装置 50年年代代初初期期开开始始，更更多多地地引引入入统统计计方方法法和和概概率率概概念念以以后后，定定量量的的可可靠靠性性才才得得到到广广泛泛应应用用，可可靠靠性性问问题题才才作为一门新的学科被系统地加以研究。作为一门新的学科被系统地加以研究。1950年年，美美国国成成立立了了海海陆陆空空三三军军的的“国国防防部部电电子子设设备备的的可可靠靠性性专专门门工工作作组组，1952年年改改名名为为“电电子子设设备备可可靠靠性性参参谋谋团团AGREE。1957年年该该组组织织发发表表了了著著名名
4、的的“军军用用电电子子设设备备的的可可靠靠性性报报告告，成成为为可可靠靠性性研研究究的的奠奠基性文献。其内容包括九个方面：基性文献。其内容包括九个方面：4精选课件 1确定各种军用电子设备可靠性的最低要求，并根据系统各确定各种军用电子设备可靠性的最低要求，并根据系统各部件的重要性、技术水平等来分配系统的可靠性。部件的重要性、技术水平等来分配系统的可靠性。2建立研制样机的可靠性评估方法、平均无故障工作时间建立研制样机的可靠性评估方法、平均无故障工作时间MTBF的测量方法及基于指数分布的序贯试验方案，以证明研制样的测量方法及基于指数分布的序贯试验方案，以证明研制样机满足最低的可靠性要求。机满足最低的
5、可靠性要求。3制定试生产及批生产产品的可靠性评估程序和基于指数分布制定试生产及批生产产品的可靠性评估程序和基于指数分布的的MTBF寿命试验方案。寿命试验方案。4制定电子设备研制程序，以保证研制的设备具有合同所要求制定电子设备研制程序，以保证研制的设备具有合同所要求的固有可靠性。的固有可靠性。5基于失效率，制订电子元部件可靠性的分析方法及准那么。基于失效率，制订电子元部件可靠性的分析方法及准那么。6确定已有的采购及合同的条例与可靠性文件的相容性，提出确定已有的采购及合同的条例与可靠性文件的相容性，提出必要的修改建议。必要的修改建议。7确定运输、包装对产品可靠性的影响，提出改进措施。确定运输、包装
6、对产品可靠性的影响，提出改进措施。8确定储存对设备可靠性的影响，提出改进措施。确定储存对设备可靠性的影响，提出改进措施。5精选课件美美国国对对于于机机械械可可靠靠性性的的研研究究，开开始始于于6060年年代代初初期期，其其开开展展与与航航天天方方案案有有关关。当当时时在在航航天天方方面面由由于于机机械械故故障障引引起起的的事事故故多多，损损失失大大。于于是是美美国国宇宇航航局局NASANASA从从19651965年年起起开开始始进进行行机机械械可可靠靠性性研研究究，例例如如：用用超超载载负负荷荷进进行行机机械械产产品品的的可可靠靠性性试试验验验验证证；在在随随机机动动载载荷荷下下研研究究机机械
7、械结结构构和和零零件件的的可可靠靠性性；将将预预先先给给定定的的可可靠靠度度目目标标值值直直接接落落实实到到应力分布和强度分布都随时间变化的机械零件的设计中去，等等。应力分布和强度分布都随时间变化的机械零件的设计中去，等等。9确确定定在在使使用用中中如如何何保保持持设设备备固固有有的的设设计计可可靠靠性性水水平平的的方方法法及程序。及程序。日日本本在在19561956年年从从美美国国引引进进可可靠靠性性技技术术。19581958年年日日本本科科学学技技术术联联盟盟设设立立了了可可靠靠性性研研究究委委员员会会。19601960年年成成立立了了可可靠靠性性及及质质量量控控制制专专门门小小组组。19
8、711971在在日日本本召召开开了了第第一一届届可可靠靠性性学学术术讨讨论论会会。日日本本将将可可靠靠性性技技术术推推广广应应用用到到民民用用工工业业部部门门取取得得了了很很大大成成功功，使使其其高高可可靠靠性性产产品品畅畅销销到到全世界，带来巨大的经济效益。全世界，带来巨大的经济效益。6精选课件英英国国于于19621962年年出出版版了了?可可靠靠性性与与微微电电子子学学?Reliability Reliability and and MicroelectronicsMicroelectronics杂杂志志。法法国国国国立立通通讯讯研研究究所所也也在在同同一一年年成成立立了了“可可靠靠性性中
9、中心心，进进行行数数据据的的收收集集与与分分析析，并并于于19631963年年出出版了版了?可靠性可靠性?杂志。杂志。前前苏苏联联在在5050年年代代就就开开始始了了对对可可靠靠性性理理论论及及应应用用的的研研究究。19641964年年，当当时时的的苏苏联联及及东东欧欧各各国国在在匈匈牙牙利利召召开开了了第第一一届届可可靠靠性性学学术术会会议议，至至19771977年已先后召开了四次这样的会议。年已先后召开了四次这样的会议。国国际际电电子子技技术术委委员员会会IECIEC于于19651965年年设设立立了了可可靠靠性性技技术术委委员员会会，19771977年年改改名名为为可可靠靠性性与与维维修
10、修性性技技术术委委员员会会。它它对对可可靠靠性性方方面面的的定定义义、用用语语、书书写写方方法法、可可靠靠性性管管理理、数数据据收收集集等等方方面面，进进行行了国际间的协调工作。了国际间的协调工作。7精选课件结结构构体体系系可可靠靠性性(structural(structural system system reliability)reliability)于于6060年年代代中中后后期期才才有有所所研研究究，至至7070年年代代末末、8080年年代代才才加加快快开开展展起起来来；结结构构可可靠靠性性的的另另一一分分支支-结结构构运运动动部部件件的的可可靠靠性性研研究究主主要要包包括括机机构构可
11、靠性与可别离连接的可靠性研究也于可靠性与可别离连接的可靠性研究也于7070年代很快开展起来。年代很快开展起来。世世界界各各先先进进工工业业国国家家对对产产品品可可靠靠性性的的研研究究越越来来越越深深入入，涉涉及及的的范范围围也也越越来来越越广广。纷纷纷纷建建立立了了研研究究可可靠靠性性的的专专门门机机构构，制制定定并并逐逐步步修修改改完完善善有有关关产产品品可可靠靠性性管管理理、可可靠靠性性试试验验、可可靠靠性性设设计计、可可靠靠性性预预计计与与评评估估的的大大量量标标准准、手手册册和和指指南南。并并积积极极开开展展了了人人为为因因素素对可靠性的影响、软件可靠性及可靠性与维修性相互关系的研究。
12、对可靠性的影响、软件可靠性及可靠性与维修性相互关系的研究。我我国国的的可可靠靠性性研研究究从从6060年年代代已已经经开开始始，7070年年代代和和8080年年代代得得到到了了很很大开展。大开展。8精选课件在在现现代代生生产产中中，可可靠靠性性研研究究已已经经深深入入到到航航空空航航天天、核核工工业业、电电力力工工业业、船船舶舶、建建筑筑、计计算算机机等等各各个个领领域域。可可靠靠性性技技术术已已贯贯穿穿于于产产品品的的开开发发研研制制、设设计计、制制造造、试试验验、使使用用、运运输输、保保管管及及维维修修保保养等各个环节。养等各个环节。9精选课件2.2.可靠性的定义及研究的主要内容可靠性的定
13、义及研究的主要内容可靠性：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。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。19571957年，年，AGREEAGREE；19661966年，年，MIL-STD-721BMIL-STD-721B；国标国标 GB3187-82 GB3187-82任务可靠性和根本可靠性之分任务可靠性和根本可靠性之分19801980年，年，MIL-STD-785BMIL-STD-785B；国军标；国军标 GJB450-88 GJB450-88，GJB451-90GJB451-902.1 2.1 可靠性的定义可靠性的定义任务可靠性：产品在规定的任务剖面内完
14、成规定功能的能力。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。它反映了产品的执行任务成功的概率，只统计危及任务成功的致命故障。它反映了产品的执行任务成功的概率，只统计危及任务成功的致命故障。*任务剖面：产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。其任务剖面：产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。其中包括任务成功或致命性故障的判断标准。中包括任务成功或致命性故障的判断标准。根本可靠性：产品在规定条件下，无故障的持续时间或概率。根本可靠性：产品在规定条件下，无故障的持续时间或概率。它包括了全寿命单位的全部故障，反映产品维修人力和后勤保障等要求。它包括了全
15、寿命单位的全部故障，反映产品维修人力和后勤保障等要求。产品的可靠性可用可靠度来衡量。可靠度是用概率表示的产品的可产品的可靠性可用可靠度来衡量。可靠度是用概率表示的产品的可靠性程度。显见，可靠度是可靠性的定量表示。靠性程度。显见，可靠度是可靠性的定量表示。10精选课件在可靠性的上述定义中，含有以下因素：在可靠性的上述定义中，含有以下因素：对象对象 可靠性问题的研究对象是产品，它是泛指的，可以是可靠性问题的研究对象是产品，它是泛指的，可以是元件、组件、零件、部件、机器、设备，甚至整个系统。元件、组件、零件、部件、机器、设备，甚至整个系统。研究可靠性问题时首先要明确对象。不仅要确定具体的产研究可靠性
16、问题时首先要明确对象。不仅要确定具体的产品，而且还应明确它的内容和性质。如果研究对象是一个品，而且还应明确它的内容和性质。如果研究对象是一个系统，那么不仅包括硬件，而且也包括软件和人的判断和系统，那么不仅包括硬件，而且也包括软件和人的判断和操作等因素在内，需要以人操作等因素在内，需要以人-机系统的观点去观察和分析机系统的观点去观察和分析问题。问题。使用条件使用条件 包括运输条件、储存条件、使用时的环境条件如温包括运输条件、储存条件、使用时的环境条件如温度、压力、湿度、载荷、振动、腐蚀、磨损等等、使用度、压力、湿度、载荷、振动、腐蚀、磨损等等、使用方法、维修水平、操作水平等预期的运输、储存及运行条方法、维修水平、操作水平等预期的运输、储存及运行条件，对其可靠性都会有很大影响。件，对其可靠性都会有很大影响。11精选课件 规定时间规定时间 与可靠性关系非常密切的是关于使用期限的规定，因为可靠度与可靠性关系非常密切的是关于使用期限的规定，因为可靠度是一个有时间性的定义。对时间性的要求一定要明确。时间可以是是一个有时间性的定义。对时间性的要求一定要明确。时间可以是区间区间0 0，T T或区间或区
