可靠性发展历史

1、可靠性理论可靠性理论安全导入安全导入了解安全形势及其了解安全形势及其可靠性在安全的地位和重要性可靠性在安全的地位和重要性增加安全的责任感增加安全的责任感目的一、全球意外事故状况一、全球意外事故状况每年意外死亡每年意外死亡350350万人；无形的战争万人；无形的战争交通事故死亡交通事故死亡9999万人万人职业工伤死亡职业工伤死亡130130万人；万人；死伤比死伤比1:41:4；职业病：职业病：3535工人受到工人受到 职业危害（职业危害（？）事故经济损失占事故经济损失占2.5%GNP2.5%GNPn国内外事故状况及分析一、全球意外事故状况一、全球意外事故状况每年发生事故每年发生事故2.52.5亿

2、起，每天亿起，每天68.568.5万万起，每小时起，每小时2.82.8万起，每分钟万起，每分钟476476起；起；每年死亡每年死亡350350万人中有近万人中有近4040是老人是老人和小孩；和小孩；每一秒每一秒160160人伤残，人伤残，40004000人需治疗；人需治疗；n国内外事故状况及分析l职业病：累积100余万人,年增3万,年亡近万人；l经济损失：1600亿（最新研究损失3000亿）3个三峡工程n二、中国意外事故状况二、中国意外事故状况n国内外事故状况及分析国内外事故状况及分析国内外事故状况及分析l工业生产导致一次死亡10以上或经济损失；500万以上的重大隐患有982项;l劳动工伤死亡

3、：1.5-2.0万人；二、中国意外事故状况l交通事故死亡:道路9.4万人,铁路1.0万人l中小学生意外死亡：1.1万三、分析三、分析v分析社会背景分析社会背景技术的发展技术的发展蒸汽机核技术；蒸汽机核技术；经济的发展经济的发展手工经济集体合作计划经济手工经济集体合作计划经济市场经济全球化经济；市场经济全球化经济； 文化的发展文化的发展宿命论（被动承受型）； 经验论（事后型、亡羊补牢）； 系统论（综合型 、人机环对策）； 本质论（超前、预防型）n国内外事故状况及分析三、分析v分析事故致因人的因素知识、技能、意识、观念、态度、道德、认知、伦理、情感等；技术因素工艺、设备、监测、应急系统等；环境因素

4、自然环境、人工环境、综合环境；管理因素体制、法制建设、管理措施等。第一章第一章 绪绪 论论第一节 可靠性发展的历史第二节 可靠性概念第一章第一章 要求要求n目的：了解可靠性的历史及其发展过程目的：了解可靠性的历史及其发展过程n重点：如何理解可靠性？重点：如何理解可靠性？n难点：可靠度的概念？难点：可靠度的概念？n教学过程教学过程知识引入：知识引入：新学科发展新学科发展不均质性不均质性材料力学的安全系数学科历史sn本学科必要性本学科必要性n可靠性作为安全工程专业的基础课符合可靠性作为安全工程专业的基础课符合安全第一的方针（安全方针）安全第一的方针（安全方针）n可靠性具有系统、丰富的理论知识可靠性

5、具有系统、丰富的理论知识n可靠性应用广泛（建筑、石油、机械、可靠性应用广泛（建筑、石油、机械、采矿、军事、勘查方面等）采矿、军事、勘查方面等）n学科需要这门基础知识学科需要这门基础知识n可靠性是实现可靠性是实现设备本质安全设备本质安全的根本途径的根本途径第一节第一节 可靠性发展的历史可靠性发展的历史n为什么要讲授可靠性理论为什么要讲授可靠性理论?n1、可靠性问题的由来、可靠性问题的由来n随着现代化技术的发展，科技的进步随着现代化技术的发展，科技的进步。特别是。特别是电子、军事、宇航和机电工业发展，系统或者电子、军事、宇航和机电工业发展，系统或者元件绝对可靠要求；元件绝对可靠要求；n要求人们对系

6、统（自然）认识要求人们对系统（自然）认识 的深入；的深入；n对材料、系统等因素的认识加深。对材料、系统等因素的认识加深。安全系数安全系数n优点：直观、易懂、使用方便优点：直观、易懂、使用方便nn缺点：盲目性和保守性缺点：盲目性和保守性 ssn s塑性材料的屈服极限转化应力强度nson材料破坏一般遵循应力材料破坏一般遵循应力强度理论强度理论n应力应力(s)：应力、压力、温度、湿度、冲：应力、压力、温度、湿度、冲击等；击等；n强度强度(r)：阻止系统和零部件失效的因素：阻止系统和零部件失效的因素r；n失效准则：第一、第二、第三、第四强失效准则：第一、第二、第三、第四强度理论度理论nrsn实际材料特

7、点：实际材料特点：不均质、多孔性等不均质、多孔性等经典力学碎粒结构粉粒结构鳞片结构应力强度概率分布函数衡量材料的安全性?概念提出第一节第一节 可靠性发展的历史可靠性发展的历史n材料为什么会失效（损伤）材料为什么会失效（损伤）n（1）设计问题）设计问题n（2）应力状态发生变化）应力状态发生变化n（3）强度变异）强度变异n（4）磨损失效）磨损失效n（5）时间关联失效）时间关联失效n（6）潜在现象（阿波罗飞船火灾）潜在现象（阿波罗飞船火灾）n（7）不正确的规范）不正确的规范n（8）其它原因）其它原因第一节 可靠性发展的历史n2、概念的提出、概念的提出n美国：美国：1939年，美国航空委员会提出飞机事

8、故率年，美国航空委员会提出飞机事故率最早的可靠性指标最早的可靠性指标 n1944年，纳粹德国试制年，纳粹德国试制V-2火箭火箭提出火箭可靠提出火箭可靠度是所有元器件可靠度的乘积度是所有元器件可靠度的乘积（认为系统是串（认为系统是串联）联），最早的系统可靠性概念。，最早的系统可靠性概念。 n1947年美国费兰德雪尔研究结构可靠性；年美国费兰德雪尔研究结构可靠性；1970年年扩大到机械产品扩大到机械产品机械可靠性理论。机械可靠性理论。 第一节 可靠性发展的历史n1957年年American group reliability of electronic equipment可靠性设备顾问团可靠性设备

9、顾问团（AGREE）(电子装置可靠性咨询委员会电子装置可靠性咨询委员会)发表了奠基性报告；发表了奠基性报告；n1962年美国召开可靠性、维修性和故障物年美国召开可靠性、维修性和故障物理学学术讨论会；经过努力，阿波罗号理学学术讨论会；经过努力，阿波罗号710万个零件的故障率为零；万个零件的故障率为零；n1974年，美国原子能委员会利用故障树分年，美国原子能委员会利用故障树分析方法评价故障引起世界各国注意析方法评价故障引起世界各国注意第一节第一节 可靠性发展的历史可靠性发展的历史n例压力机隐患n日本：日本：1971年，年，全面推广可靠性全面推广可靠性工程；日本的工工程；日本的工伤事故大幅度下伤事故

10、大幅度下降；日本万吨钢降；日本万吨钢死亡重伤率在死亡重伤率在1965年为年为0.12,1977年降低年降低到到0.008;n压力机安全系统压力机安全系统n通过失效树计算得出：通过失效树计算得出：nR=15损失日数损失日数/接触小时接触小时n每接触压力机一小时，就要承担损失工作日每接触压力机一小时，就要承担损失工作日15天的天的风险，这样的风险率显然是不能接受的。风险，这样的风险率显然是不能接受的。n为了提高系统的可靠性，可以增加冗余件。即串联一个为了提高系统的可靠性，可以增加冗余件。即串联一个元件。原来开关设为元件。原来开关设为S1,串接另一个开关为串接另一个开关为S2。整个系。整个系统变为如

11、图统变为如图n增加冗余条件下的压力机安全系统图增加冗余条件下的压力机安全系统图第一节 可靠性发展的历史第一节第一节 可靠性发展的历史可靠性发展的历史n通过失效树计算得出：通过失效树计算得出：nR=3.1510-5损失日数损失日数/接触小时接触小时n显然这种风险是低于负伤安全指标，系统的可靠显然这种风险是低于负伤安全指标，系统的可靠性是较高的。事故的损失即降低下来。性是较高的。事故的损失即降低下来。n3、可靠性研究现状、可靠性研究现状n1）人机系统的可靠性研究）人机系统的可靠性研究 ：人的失误及其可靠性人的失误及其可靠性的研究成为多学科交叉渗透，面向的研究成为多学科交叉渗透，面向21世纪的重点世

12、纪的重点研究领域，因此，人的可靠性研究已经成为重中研究领域，因此，人的可靠性研究已经成为重中之重，使得该学科得以深入发展。之重，使得该学科得以深入发展。n2）土木工程结构的可靠性研究）土木工程结构的可靠性研究 ：有重要的纪念性：有重要的纪念性价值的建筑物价值的建筑物 第一节第一节 可靠性发展的历史可靠性发展的历史n3）机械可靠性）机械可靠性: n机械和微型元器件的可靠性设计；机械和微型元器件的可靠性设计；n微型机械可靠性估计值研究：确定负载，进行机械微型机械可靠性估计值研究：确定负载，进行机械应力分析，确定失效模式，提出设计修改建议。应力分析，确定失效模式，提出设计修改建议。n微型器件如变换器

13、、传感器、弹簧、轴承、齿轮、微型器件如变换器、传感器、弹簧、轴承、齿轮、滤网、磁性器件和发动机可靠性预计值的计算；滤网、磁性器件和发动机可靠性预计值的计算；n环境条件对微型机械器件关键技术包括潮湿、温环境条件对微型机械器件关键技术包括潮湿、温度、热应力、机械冲击和振动的影响。度、热应力、机械冲击和振动的影响。第一节 可靠性发展的历史n中国：在中国：在1950年代建立了温热带环境试年代建立了温热带环境试验机构验机构考虑温度、环境影响机构的可考虑温度、环境影响机构的可靠性；靠性；n1972年建立了电子产品研究所；年建立了电子产品研究所；n“七五七五”规划中，列入国家重大科研攻规划中，列入国家重大科

14、研攻关项目；现逐步得到认识；关项目；现逐步得到认识；n加入加入WTO，我国将更加重视；，我国将更加重视；第一节 可靠性发展的历史n4、可靠性研究内容、可靠性研究内容可靠性是一门新兴的边缘学科，从学术研究可靠性是一门新兴的边缘学科，从学术研究上分包括三个分支：上分包括三个分支：n可靠性工程可靠性工程：包括可靠性试验、可靠性设：包括可靠性试验、可靠性设计、评价、分配、维修、失效分析、预测计、评价、分配、维修、失效分析、预测（预计）、优化、软件可靠性、可靠性管（预计）、优化、软件可靠性、可靠性管理等理等n可靠性物理可靠性物理：研究元器件及零件的失效原：研究元器件及零件的失效原因，物理模型、改进措施；

15、因，物理模型、改进措施；n可靠性数学可靠性数学：研究可靠性的理论及数量规：研究可靠性的理论及数量规律，各种指标的方法措施。律，各种指标的方法措施。第一节第一节 可靠性发展的历史可靠性发展的历史n机械静强度可靠性设计零部件（静载荷问机械静强度可靠性设计零部件（静载荷问题），题），n系统可靠性设计（系统串联、并联、网络系统、系统可靠性设计（系统串联、并联、网络系统、人机系统等）人机系统等）n疲劳强度可靠性设计（材料反复性应力作用、疲劳强度可靠性设计（材料反复性应力作用、超负荷运作等）超负荷运作等）n压力容器可靠性设计（材料应力强度关系等）压力容器可靠性设计（材料应力强度关系等）第一节第一节 可靠性

16、发展的历史可靠性发展的历史n（2）可靠性优化与寿命周期费用）可靠性优化与寿命周期费用n必要性：必要性：提高产品的可靠性从设计、制造等方面开提高产品的可靠性从设计、制造等方面开始，因此会增加产品的设计费用、材料成本、制造始，因此会增加产品的设计费用、材料成本、制造成本。但是由于可靠性增加，减少维修，提高寿命，成本。但是由于可靠性增加，减少维修，提高寿命，总的经济效益将得到提高。总的经济效益将得到提高。n目标：目标：使产品在规定的研制费用以及时间进度、重使产品在规定的研制费用以及时间进度、重量体积等条件下达到最佳的可靠性。或者在满足规量体积等条件下达到最佳的可靠性。或者在满足规定的可靠性指标前提下，尽理减少其体积重量、节定的可靠性指标前提下，尽理减少其体积重量、节省费用和缩短研制时间、成本省费用和缩短研制时间、成本第一节第一节 可靠性发展的历史可靠性发展的历史n可靠性与总费用关系图费用费用可靠性可靠性R(t)研制费用研制费用维修费用维修费用总费用总费用可靠性试验开始第一节第一节 可靠性发展的历史可靠性发展的历史n（3）可靠性试验（数理统计、概率论有关）n目的：确定产品可靠性水平；n通过试验发现产品在设计、工艺等方面问题，以便改进措施，提高产品的可靠性；n通过试验，鉴别产品可靠