故障树分析【高级课件】

1、汽车可靠性技术，第28课，主讲教师：杨智发时间：32，1，严格选择，汽车故障分析，2，2，严格选择，3，内容概述，1，故障模式2，FMEA-故障模式影响分析3，FAT目的分析原因，找出责任，提出改善和预防措施，提高汽车的可靠性和寿命。1.1概述，1)故障的危险和等级产品无法按照规定的条件在规定的时间内完成规定功能的现象称为故障，也称为故障。5，严格选择，1.1概览，一般来说，失败和失败具有相同的概念，但更多的是“故障”用于不可恢复的产品(即，失去法规功能，等待处置)，而“故障”用于可维修的产品(即，失去法规功能，等待维修)，6，严格选择，1.1概述，2)汽车部件故障的概念汽车部件失去了最初设计

2、中规定的功能，这称为失败。故障不仅包括完全丧失了原来的功能，还包括功能下降、严重损坏或隐藏的危险，如果继续使用，可能会失去可靠性和安全性的组件。3)故障分析的目的和意义目的：了解产品故障的实际情况，系统地分析产品，识别故障模式、故障机制、故障位置、故障时间、故障影响和结果分析，及时向设计和制造部门反馈故障影响和结果分析，制定改善措施，防止类似故障再次发生，提高产品的可靠性。意义：是提高产品质量的重要手段。7，严格选择，1.2到期模式，1)按到期模式和到期机制对失败进行分类的定义是失败研究的重要部分。失效模式：出现故障的形式。汽车及其零件的故障模式不是固定不变的。也就是说，同一产品的故障可以有不

3、同的形式。零件故障模式与结构、材料、设计、制造、储存、维护、工作环境等相关。汽车零部件故障方式有磨损、疲劳破坏、变形、腐蚀、老化等五种类型。零件可以同时具有多个失败模式或失败机制。8，严格选择，1.2故障模式，2)部件故障的基本原因是工作条件、设计制造、服务使用的影响。9，严格选择，1.2故障模式，10，严格选择，汽车部件故障分类，1.2故障模式，11，严格选择，1.2故障模式，3)故障模式，12，严格选择，1.2故障模式，13，严格选择收集资料的同时做现场记录。识别失败模式根据收集的失败资料调查和失败现象的说明，判断失败与哪些元件相关，并识别失败模式。1.3故障分析，14，严格内容选择，故障

4、机制的推理根据前两个数据收集部件的结构、材料和制造情况和历史经验，找出故障规律和失败的根本原因，推断故障机制。实验论证用实验方法论证故障机制的推理是否正确。根据改进措施实验中证明的失败机制，对失败发生的各个方面(例如设计、过程、材料、公差配合、使用环境、质量控制等)制定措施。1.3故障分析，15，严格选择，1.3故障分析，2)故障分析方法故障检查项目故障分析零件的故障发生在工作应力大于故障阻力的情况下。首先从零件的受力状态、周围介质、温度等方面考虑故障原因，然后根据数据和现场调查确认主要分析项目。特定于故障模式的分析基于部件残骸(断裂或芯片等)的特征和剩余故障过程的信息，首先判断故障模式，然后

5、推断故障的根本原因。16，严格内容选择，17，1.3故障分析，通过系统工程分析方法使用产品、数学方法或计算机等现代工具，研究系统故障率的原因和结果之间的逻辑关系，通过分析系统组件、组织结构、信息交换和其他功能，实现最佳设计、最佳控制和优化管理的目的除了事故后的一种善后方式，还可以在事故前采取必要的预防措施。目前常用的方法包括失败模式影响和风险分析(FMEACA)、故障树分析(FTA)、特性原因图和摩擦系统分析。17，严格内容选择，1.3失败分析，18，严格内容选择，2，FMECA-失败模式影响分析，19，严格内容选择，20，严格内容选择，21，严格内容选择，22，严格内容选择特性FTA工作要求

6、共同事件，逻辑闸门符号故障树分析定性分析定量分析重要性分析故障树简化，31，精选内容，切尔诺贝利核泄漏事故，美国挑战者发射后爆炸，以及印度波帕化学物质泄漏。 FMECA:单一要素分析可让您仅分析单一错误模式对系统的影响。FTA分析各种故障因素(硬件、软件、环境、人为因素等)的组合对系统的影响。FMECA和FTA是工程中最有效的故障分析方法，FMECA是FTA的基础。广泛应用于核工业、航空、宇宙、机械、电子、武器、船舶、化学工程等各种工程领域。3.1概述，32，严格的选择，泰坦尼克海难，船难结果，船体钢因不适应海水低温环境而导致船体裂裂裂裂，观察者，飞行者的错误，船体与冰山冲突，船上缺乏救生设备

7、，大多数落水者冻死，仅隔20海里的卡利福尼亚1)故障树定义故障树是用于表示产品哪些组件的故障或外部事件或它们的组合可能导致产品发生特定故障的逻辑图。 故障树是系统和元、用于说明部件故障的事件以及逻辑关口事件用于连接事件的逻辑因果图-表示事件之间的逻辑关系，3.2故障树的基本概念，35，严格选择，故障树分析(FTA)分析可能导致产品故障的硬件、软件、环境和人为因素，以确定产品故障的不同组合方式和/或发生概率。定性分析的主要任务是找到导致顶级事件发生的所有可能的失败模式失败谱，或找到使系统成功的成功谱。查找失败树中的所有最小切削集或所有最小路径集。定量分析是以故障树作为计算模型，从已知底部事件发生

8、概率计算最高事件(和系统故障)发生概率，评估系统的可靠性、安全性和风险。3.2故障树的基本概念，36，严格选择，2)FAT的目的和特性目的有助于确定可能发生的故障模式和原因。发现可靠性和安全性漏洞，并采取改进措施提高产品的可靠性和安全性。故障概率计算；发生重大故障或事故后，FTA是调查故障的有效手段，系统全面地分析事故原因，为故障“零”提供支持。故障排除指南、使用和维护计划改进等。，特点是3.2故障树的基本概念，37，严格选择，由上而下图形解释方法；非常灵活。综合：硬件、软件、环境、人类等；主要用于安全分析。3.2故障树的基本概念，38，严格选择，3)FTA操作要求，必须从产品开发初期开始进行

9、FTA，以便尽早发现和改进问题。随着设计工作的进行，FTA需要继续补充、修改和改进。“谁设计，谁分析。单击故障树应由设计者基于FMEA建立。可靠性专家由支持、指导和相关人员审查，以确保故障树逻辑关系的准确性。3.2错误树的基本概念、39、严格选择、与fma操作结合、通过fma将影响安全性和操作成功的主要故障模式(I类、II类中的严重故障模式)确定为顶级事件、构建用于多因素分析的故障树、确定各种故障模式组合，并为改进设计提供依据。FTA输出的设计改进措施需要计算机对图形和相关技术文档的支持。由于故障树的定性和定量分析工作量大，FTA必须在创建故障树后使用计算机辅助执行分析，以提高准确性和效率。3

10、.2故障树的基本概念，40，严格选择，4)故障树公共事件和逻辑网关符号，3.2故障树基本概念，公共事件符号，41，严格选择，A，3.2故障树基本概念，42，严格选择选择顶级事件。建立瑕疵树状结构简化瑕疵树状结构。3.3故障树分析，生成分析阶段故障树；失败树定性分析失败树定量分析重要性分析结论：弱链接决策改进措施，1)概览，48，严格选择，2)故障树定性分析，目的顶层事件的原因事件和原因事件组合(最小切口集)改进设计指导故障诊断，改进使用和维护方案切口集，改进最小切口集概念切口集，错误最小切削集(minimum cut set):如果移除切削集包含的任何过切事件，它们不再是切削集，则这些切削集是

11、最小切削集。3.3故障树分析，49，严格选择，最小切削集的意义，最小切削集对于降低复杂系统的潜在事故风险具有重要意义。如果最小切削集中可以连续激发至少一个底事件(发生概率极低)，则顶层事件将连续发生(发生概率极低)，并将系统潜在事件的发生概率最小化，从而消除可靠性重要的系统的第一次最小切削集。单故障可靠性消除核心系统不允许单点故障。一种方法是在设计时执行失败树分析，以找到主要最小剪切集，在该层次或更高层次中增加“and door”，并使“and door”尽可能接近“top”事件。3.3故障树分析，50，严格选择，最小割集可以指导系统的故障诊断和维修。如果发生系统错误模式之一，则在与该系统对应

12、的最小切削组中，一定发生了所有底部事件。维修时，如果只维修有故障的部件，则可以修复系统，但可靠性水平还不能恢复。根据最小切削集的概念，必须恢复同一最小切削集的所有零件故障，才能恢复系统可靠性、安全性设计级别。根据范例和/或门的性质以及切割集的定义，相应失败树的切割集为x1、x2，x3、x1，x2，x3、x2，x1、x1，X3和/或门度数越小的最小切削集，子最小切削集发生的子事件比父最小切削集的子事件更重要。最小切削集度数相同的条件下，在不同最小切削集上重复的子事件越多，越重要，3.3失败树分析，53，严格选择，3)失败树定量分析。独立假设：子事件之间；两种状态：仅元、部件和系统正常和失败状态指

13、数分布：元、部件和系统寿命故障树的数学描述结构函数典型逻辑闸门的结构函数示例单调关联系统典型逻辑闸门的概率计算顶层事件发生概率计算，3.3故障树分析，54，严格选择，故障树结构函数，故障树的数学描述，故障树的数学描述3.3故障树分析，56，严格选择，结构函数示例，3.3故障树分析，57，严格选择，结构函数示例，3.3故障树分析，58，严格选择，单调关联系统，定义系统的组件状态为正常(故障)到故障(故障) 特性系统的每个要素、部件影响系统的所有要素、部件故障(正常)的程度不同，系统的特定故障(正常)系统的缺陷要素、部件维修不能使系统从正常转换为故障。正常元，由于部件故障，系统不能从故障转换为正常单调关联系统的可靠性，不能优于由相同元素、部件组成的串行系统，也不能优于由相同元素、部件组成的并行系统，3.3故障树分析，59，严格选择，典型逻辑闸的概率计算，3.3故障树分析，60，严格选择，顶级事件最小切削集之间不相交，3.3故障树分析，62，严格选择，完全概率方法，3.3故障树分析，63，严格选择，直接选择方法，3.3故障树分析，64，严格选择，递归方法x8第一近似算法：3.3故障树分析，67，严格