1、1,可靠性,2,可靠性,產品在規定的條件下和規定的時間內, 完成規定功能的能力. 產品的使用條件包括環境條件, 負載條件, 使用和維護條件. 是用時間尺度來描述的質量特性. 功能是指提供穩定的服務. 功能不僅是產品應該完成的任務, 還包括完成這些任務的性能指標.,3,狹義可靠性,僅表示產品在某一時間內發生失效的難易程度,4,廣義可靠性,除了一部分元件外,大多數的設備與系統都是可以維修的 狹義可靠性再加上維修的內容為廣義可靠性 對於不修理產品而言, 一般僅在狹義可靠性範圍內討論,5,質量的一項重要標誌,過去以出廠合格為標誌, 而不考慮售後的使用機會率及可靠性. 隨著技術的發展和市場競爭的日趨激烈
2、, 要根據使用者的需要, 使產品長期可靠使用. 質量概念得到擴展和發展,6,可靠性特徵量,對於不修理產品 發生失效前的工作時間 對修理產品 相隔兩次失效間的工作時間 對於每一個產品, 即使是同類產品也都有各自不同的壽命, 這種壽命的長短只有經過一定的試驗, 或者使用以後方可知道. 所以壽命是一個隨機變數.,7,可靠度,產品在規定的條件下和規定的時間區間內, 完成規定功能的概率稱為可靠度T 是產品的壽命, 是一個隨機變量 這個概率值是一個真值, 實際上是未知的 在工程上常用的是它的觀測值 為區別于可靠度, 觀測值用,8,可靠度觀測值,如果投入試驗的產品總數為 n , 到規定的時間 t 終止為止,
3、 能完成規定功能的產品數為 ns (t),9,累積失效概率, F(t)=1-R(t),壽命概率密度,10,失效率,瞬時失效率可靠度,11,失效率,平均失效率 規定時間區間 (t1 , t2 ) 內的瞬間失效率的均值.,12,平均壽命,13,平均壽命,對於不修理產品 平均壽命 MTTF 對修理產品 平均壽命 MTBF,14,試驗到全部產品壽命終止,15,非所有試驗品都觀察到壽命終止,16,例題,有50個在恆定載負荷條件下運作的零件,運行記錄如下:,1. 求這個零件分別在100小時, 400小時的可靠度觀測值. 2. 求在100小時, 400小時的累積失效概率. 3. 求在10小時,25小時的壽命
4、概率密度. 4. 求平均壽命,17,失效率的基本類型 和 產品的失效規律,18,早期失效型,失效率隨時間而逐漸下降 設計上的不完善; 制造上的缺陷, 檢驗疏忽所造成.,19,恆定失效率型,不修理產品: 可能存在的,失效率近似恆定的失效率類型. 可修理產品: 失效密度近似恆定.,20,耗損失效型,失效率隨時間不斷增加. 一般發生在產品老化, 衰竭, 性能退化磨損的狀態.,21,產品的 失效規律,三種失效的組合 早期失效: 早期失效的缺陷都暴露剔除 恆定失效: 產品的失效得以平穩, 除了突發原因外, 引起失效的可能很少. 耗損失效: 產品壽命達到某個時間以後, 老化, 衰變, 退化性失效相繼增加.
5、,22,浴盆曲線規律與人類壽命,23,可靠性工作之目的,24,壽命分布 指數分布,1. 從平均壽命和失效率可以看出, 兩者互為倒數.2. 設某一服從指數分布的產品已經工作了 t0 小時, 我們看一下在工作了小時後再工作 t 小時的可靠度.,25,Weibull 威布爾分布,許多產品的失效情況 代表性的壽命模型 m稱為形狀參數, 稱為特徵壽命,26,Weibull 威布爾分布,如果產品失效的起始時刻不是0, 而是 , 即在 時間內不會產生失效, 那麼得到的威布爾分布是三個參數威布爾分布.,27,系統可靠度預計,28,系統可靠度預計,29,系統可靠度預計,30,系統可靠度預計 串聯系統,31,系統
6、可靠度預計 並聯系統,32,33,概率設計工程方法 傳統的機械零件設計方法,安全系數法認為零件的強度 和應力 S 都是單值的 只要安全系數(n= / S)大于某一根據實際使用經驗規定的數值, 就認為零件是安全可靠的.,34,概率設計工程方法 - 設計變量的概率分析,認為零件的強度是服從于概率密度為 f() 的隨機變量; 加在零件上的應力 S 是服從于概率密度為 g(S) 的隨機變量 零件的強度 是隨時間推移而退化的, 即強度的均值 隨時間推移而減小,而均方差 隨時間推移而增大 加在零件上的應力對時間而言是穩態的, 即其概率密度 g(S)不隨時間推移而變化 R=P( S),35,概率設計工程方法
7、 - 設計變量的概率分析,36,37,壽命試驗的數據處理方法 威布爾分布情況下的圖分析法,38,威布爾分布情況下的圖分析法,39,數據處理,假如有台儀表投入壽命試驗, 到有台失效時停止試驗. 當較大時 (n20) 當較小時,40,參數估計,41,例,42,指數分布的失效率抽樣試驗,可靠性試驗的質量指標 失效率, 平均壽命, 可靠度 為了節省時間, 一般採用截尾壽命試驗,43,除了以失效率為特徵量的可靠性抽樣方案外, 常常還用以平均壽命 m 為特徵量的抽樣方案. MIL-STD-781C, GB 5080-7 截尾數 r 和二類風險 , ,指數分布的失效率抽樣試驗,44,以平均壽命 m 為特徵量
8、的抽樣方案,可接受的平均壽命 m0. 當產品的批平均壽命 產品是符合要求的, 應該以高概率接收. 極限平均壽命 m1 .當產品的批平均壽命 產品是不符合要求的, 應該以低概率接收.,45,樣本試驗後的平均壽命估計值,是合格判定數 產品合格, 以大概率接收 產品不合格, 以大概率拒收,46,定時(定數)截尾壽命試驗表,47,定時截尾壽命試驗表,48,習作 1,彩色電視機的MTBF為15,000小時, 假若我們每天使用2小時, 5年的可靠度為多少?,49,習作 2,一個系統由4個互相串聯的獨立元件組成, 各單元的可靠度分別為 R1=0.96, R2=0.97, R3=0.98, R4=0.98, 求該系統的可靠度為多少?,50,習作 3,對20個繼電器進行了25x105動作次的壽命試驗後, 10個在試驗中壽命終結, 餘下10個試驗完成全數動作. 其結果數據如下:發現壽命終結的動作次數 2.7x105 , 4.6x105 , 5.4x105 , 7.2x105 , 8.1x105 , 10.3x105 , 13.5x105 , 16.3x105 , 20.0x105 , 24.6x105 請在威布爾概率紙上求出其參數值.,
