《轨道车辆可靠性工程基础》试卷1参考答案

姓名专业班级装订装订线学号任课教师（签字）教研室主任（签字）学院院长（系主任）（签字）《轨道车辆可靠性工程基础》试卷-参考答案及评分标准20**～20**学年第*学期课程轨道车辆可靠性工程基础（2021年级）课程性质（√学位课□选修课）考试方式（√闭卷□开卷）一、判断题（本大题共10小题，每小题1分，总计10分）分数1．可靠性是指产品在规定条件下，完成（或保持）规定功能的能力。（×）2．可靠性预计和可靠性分配在设计各阶段相互交替，反复进行，预计的结果是可靠性分配的依据和目标，分配的结果是可靠性预计指标调整的基础。（×）3．轨道车辆产品的可靠性分析工作通常在初步设计阶段开展。（×）4．失效概率密度是累积失效概率对时间的变化率。（√）5．评分预计法以产品故障率为预计参数，评分越高说明可靠性越差。（√）6．串联系统的工作寿命总是等于系统中寿命最长的一个工作单元的寿命。（×）7．FMECA工作强调“谁设计、谁分析”的原则。（√）8．可靠性串联系统中，可靠性最差的单元对系统的可靠性影响最大。（√）9．CA是FMEA的补充或扩展，只有在进行FMEA的基础上才能进行CA。（√）10．对于复杂度高的分系统、设备等，应分配较高的可靠性指标。（×）二、填空题（本大题共6小题，每空1分，总计10分）分数1．工程上常用概率指标和寿命指标来表示和衡量产品可靠性的各种数量指标。2．故障树逻辑与门仅增加割集的容量，逻辑或门增加割集的个数。3．浴盆曲线大致可以分为早期失效阶段、偶然故障/失效阶段和耗损失效阶段。4．从产品构成角度分析，可靠性预计可分为单元可靠性预计和系统可靠性预计。5．铁路产品可靠性工程框架包括：可靠性工作系统、产品可靠性要求、可靠性工作流程以及可靠性信息系统。6．常用可靠性分配方法可分为无约束分配法和有约束分配法。题号一二三四五六七八总分分数三、分析题（本大题共2小题，每小题10分，总计20分）分数1．由四个单元组成的四种系统可靠性模型，分别如图1中的（a）、（b）、（c）和（d）所示。假设各单元寿命均服从指数分布，平均寿命均为400h，工作时间均为15h时，试分析图（a）、（b）、（c）和（d）的系统可靠度，并对其进行比较排序。（结果保留到小数点后6位）图1系统可靠性模型参考答案：各单元故障率均为：/h（a）模型可靠度：（b）模型可靠度：（c）模型可靠度：（d）模型可靠度：对比四类系统可靠性模型的可靠度大小，可得：。评分标准：每个模型计算全对给2分，公式对结果错扣1分；结论分析比较答对给2分，意思对但不完全准确酌情给分。考生注意：考试时间120分钟试卷总分100分共4页第1页姓名专业班级装订装订线学号2．图2为某高速列车的子系统故障树，请用下行法分析该故障树的割集和最小割集。图2某高速列车子系统故障树图参考答案：根据下行法，可得：01234TM1X1X1X1M2X2X2X2M3M4M6X7X3M7X8M5X3X4，X9X4X6，M8X3X5X4X6，X10X5X6，X2X4X5根据上表可看出，求得割集为：{X1}，{X2}，{X7}，{X8}，{X4，X9}，{X3}，{X6，X10}，{X6，X2}，{X4}，{X5}（5分）通过集合运算吸收规律规则简化以上割集，得到全部最小割集：{X1}，{X2}，{X7}，{X8}，{X3}，{X6，X10}，{X4}，{X5}（5分）评分标准：完全按照下行法计算准确给5分，计算步骤部分准确，根据各计算步骤的准确性给分；未说明情况视其准确性酌情给分。四、计算题（本大题共3小题，每小题15分，总计45分）分数1．某铁路产品由六个子系统组成，各子系统的四个要素评分见表1，其可靠性框图模型如图3所示。假设各子系统寿命均服从指数分布，其中子系统D的平均寿命为h，请计算该产品工作到h的可靠度。表1影响各子系统可靠性的重要因素评分表子系统名称复杂程度工作时间环境条件技术水平A8986B7864C5846D5865E6883F4955图3产品可靠性框图模型考生注意：考试时间120分钟试卷总分100分共4页第2页姓

名专业班级学号参考答案：/h，，，，，，，，（5分）/h,/h/h,/h/h，，，，（5分）（5分）评分标准：计算出各单元评分数及评分系数全对给5分；计算出各子系统的故障率或者可靠度全对给5分；计算出系统可靠度正确给5分，公式正确结果全部错误扣2分；其他情况视其准确性酌情给分。2．标准动车组上某部件由四个子系统串联组成，通过可靠性预计得到这四个子系统的可靠度分别为：0.92，0.95，0.96，0.9，则该部件的可靠度为。而设计规定该部件的可靠度为，试对该部件的四个子系统进行可靠度再分配，求出再分配后各子系统的可靠度。参考答案：（1）已知，；（2）把原系统的可靠度由小到大排列为：，，，；（3），（2分），（2分），（2分）因此，。（2分）（4）计算：（3分）因此，得到，即第1和第2个系统的可靠度提高到0.9482。（5）验算：（2分）经过可靠性再分配后，部件满足了规定的可靠度指标要求。考生注意：考试时间120分钟试卷总分100分共4页第3页

姓名专业班级装订装订线学号3．动车组某一零件的失效概率密度函数为：，式中：t单位为年。求：累积失效概率，可靠度函数，失效率，平均寿命，中位寿命和特征寿命。参考答案：（1）累积失效概率F(t)：（2分）（2）可靠度函数R(t)：（2分）（3）失效率：（2分）（4）平均寿命：（3分）根据R(∞)=0，可得：解得t1=t2=4年，表明4年后元件将全部失效。年（5）中位寿命：（3分）当R=0.5为中位寿命时解得r1==1.1715年；r2==6.828年>4年（舍去）。（6）特征寿命：（3分）当R=0.368为特征寿命时解得r1=1.574年；r2=6.426年>4年（舍去）评分标准：（1）-（3）计算全对分别给2分；（4）-（6）计算全对分别给3分；公式对结果错扣1分，有量纲的没有标注扣1-2分；其他情况酌情给分。五、综合题（本大题15分）分数进行CHR5型动车组车体的结构可靠性分析。（1）请写出CHR5型动车组车体结构可靠性分析的极限状态方程；（2）进行CHR5型动车组车体结构可靠性分析时，可能用到哪些结构可靠性分析方法？（3）请画出选择软件ANSYS的PDS模块进行CHR5型动车组车体结构可靠性分析的基本流程图。参考答案：（1）CHR5型动车组车体结构的极限状态方程：（3分）（2）进行车体结构可靠性分析时，可能用到的方法：（3分）均值一次二阶矩法（中心点法），R-F方法，响应面法，改进一次二阶矩法、JC法、蒙特卡罗法等等。（