可靠度理论与工程应用.ppt

1 可靠度理论与工程应用 2 课程章节 一 系统的可靠性分析二 系统的可靠性设计 3 一 系统的可靠性分析 所谓系统 是为了完成某一特定功能 由若干个彼此有联系而且又能相互协调工作的单元所组成的综合体 系统可以分为可修复系统与不可修复系统两类 所谓不可修复系统 是指系统或其组成单元一旦发生失效 不再修复 系统处于报废状态 不可修复是指技术上不能够修复 经济上不值得修复 或者一次性使用 不必要进行修复 4 一 系统的可靠性分析 1 不可修复系统的可靠性分析串联系统 如果系统中任何一个单元失效 系统就失效 或者系统中每个单元都正常工作 系统才能完成其规定的功能 如图a并联系统 只有当所有的单元都失效 系统才丧失其规定的功能 或者只要有一个单元正常工作 系统就能完成其规定的功能 如图b系统可靠度框图 5 一 系统的可靠性分析 串联系统可靠度函数 失效率 6 一 系统的可靠性分析 系统的平均寿命 7 一 系统的可靠性分析 由上面的分析可看出 串联系统的可靠度低于该系统的每个单元的可靠度 且随着串联单元数量的增大而迅速降低 串联系统的失效率大于该系统的各单元的失效率 串联系统的各单元寿命服从指数分布 该系统寿命也服从指数分布 如由10个可靠度为99 的单元组成一个串联系统 那么该系统的可靠度仅为90 所以要提高系统的可靠度 必须减少系统中的单元或提高系统中最低的单元可靠度 即提高系统中薄弱单元的可靠度 8 一 系统的可靠性分析 2 并联系统可靠度函数 累积失效概率 9 一 系统的可靠性分析 2 并联系统假设第I个单元寿命服从参数为的指数分布 即系统的可靠度 平均寿命 10 一 系统的可靠性分析 由以上分析可以看出 并联系统的失效概率低于各单元的失效概率 并联系统的可靠度高于各单元的可靠度 并联系统的平均寿命高于各单元的平均寿命 这说明 通过并联可以提高系统的可靠度 并联系统的各单元服从指数寿命分布 该系统不再服从指数寿命分布 11 一 系统的可靠性分析 3 m n G 表决系统n中取m系统是指由n个单元组成的系统中 至少有m个单元正常工作系统才正常工作 记为m n G 显然 串联系统是n n G 系统 并联系统是1 n G m n G 表决系统可靠性框图 12 一 系统的可靠性分析 假设各单元寿命都为指数分布可靠度函数 系统的平均寿命 13 一 系统的可靠性分析 例 设某种单元的可靠度为其中 0 001 h 试求出 由这种单元组成的二单元串联系统 二单元并联系统及2 3 G 系统的平均寿命 当t 100h 500h 700h 1000h时 一单元 二单元串联 二单元并联及2 3 G 系统的可靠度 并加以比较 14 一 系统的可靠性分析 解 1 一个单元与系统的平均寿命分别为 15 一 系统的可靠性分析 解 t 100h时 一个单元与系统的可靠度分别为 16 一 系统的可靠性分析 3 混联系统由串联系统和并联系统混合而成的系统称为混联系统 最典型的是串 并联系统和并 串联系统 a 串 并联系统 17 一 系统的可靠性分析 4 旁联系统为了提高系统的可靠度 除了多安装一些单元外 还可以储备一些单元 以便当工作单元失效时 能立即通过转换开关使储备的单元逐个地去替换 直到所有单元都发生故障时为止 系统才失效 旁联系统与并联系统的区别在于 并联系统中每个单元一开始就同时处于工作状态 而旁联系统中仅用一个单元工作 其余单元处于待机工作状态 5 复杂系统 18 二 系统的可靠性设计 系统的可靠性设计是指在遵循系统工程规范的基础上 在系统设计过程中 采用一些专门技术 将可靠性 设计 到系统中去 以满足系统可靠性的要求 我国开展可靠性工作的经验证明 在产品的整个寿命周期内 对可靠性起重要影响的是设计阶段 见下表 19 二 系统的可靠性设计 20 二 系统的可靠性设计 可靠性设计的目的和任务可靠性设计的目的就是在综合考虑产品的性能 可靠性 费用和时间等因素的基础上 通过采用相应的可靠性设计技术 使产品的寿命周期内符合所规定的可靠性要求 系统可靠性设计的主要任务是 通过设计 基本实现系统固有可靠性 21 二 系统的可靠性设计 可靠性设计的基本原则在可靠性设计过程中应遵循以下原则 1 可靠性设计应有明确的可靠性指标和可靠性评估方案 2 可靠性设计必须贯穿于功能设计的各个环节 在满足基本功能的同时 要全面考虑影响可靠性的各种因素 3 应针对故障模式 即系统 部件 元器件故障或失效的表现形式 进行设计 最大限度地消除或控制产品在寿命周期内可能出现的故障 失效 模式 22 二 系统的可靠性设计 可靠性设计的基本原则 4 在设计时 应在继承以往成功经验的基础上 积极采用先进的设计原理和可靠性设计技术 但在采用新技术 新型元器件 新工艺 新材料之前 必须经过试验 并严格论证其对可靠性的影响 5 在进行产品可靠性的设计时 应对产品的性能 可靠性 费用 时间等各方面因素进行权衡 以便作出最佳设计方案 23 二 系统的可靠性设计 2 可靠性要求可靠性要求是进行可靠性设计 分析 制造 试验 验收的依据 可靠性要求分为定量要求和定性要求两种 1 可靠性的定量要求可靠性的定量要求是指选择和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 试验验证和使用过程中用量化的方法来评价或验证产品的可靠性水平 24 二 系统的可靠性设计 2 可靠性要求 2 可靠性的定性要求可靠性的定性要求是指用一种非量化的形式来设计 评价 以保证产品的可靠性 可靠性定性要求可分为定性设计要求和定性分析要求两种 25 二 系统的可靠性设计 2 可靠性要求 2 可靠性的定性要求定性设计要求