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機械可靠性設計與應用 版權信息
- ISBN：9787502445010
- 條形碼：9787502445010 ; 978-7-5024-4501-0
- 裝幀：暫無
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
機械可靠性設計與應用 目錄
1 緒論
1.1 研究可靠性的重要意義
1.2 機械可靠性學科發展歷史回顧
1.3 可靠性學科研究的范疇
1.3.1 可靠性數學
1.3.2 可靠性物理
1.3.3 可靠性工程
1.4 可靠性定義及其特征量
1.4.1 可靠性的定義
1.4.2 可靠性的特征量
2 可靠性數學基礎
2.1 可靠度計算的概率基礎
2.1.1 隨機事件的概率
2.1.2 概率論的公理與事件的獨立性
2.1.3 概率運算的基本公式
2.2 失效分布函數及其特征量
2.2.1 失效分布函數
2.2.2 失效分布的特征量
2.3 隨機變量的概率分布
2.3.1 常用的離散型隨機變量分布
2.3.2 常用的連續型隨機變量分布
3 可靠性設計原理
3.1 應力－強度干涉模型及可靠度計算
3.1.1 應力－強度干涉模型
3.1.2 解析法求可靠度
3.1.3 用數值積分法求可靠度
3.2 設計變量的統計處理與計算
3.2.1 設計變量的隨機性
3.2.2 材料力學性能的統計處理
3.2.3 工作載荷的統計分析
3.2.4 幾何尺寸的分布與統計偏差
3.2.5 數均值與方差的近似計算
3.3 變差系數、安全系數
3.3.1 隨機變量函數的變差系數
3.3.2 安全系數的統計分析
4 系統可靠性設計與分析
4.1 系統可靠性預測
4.1.1 系統可靠性框圖
4.1.2 串聯系統的可靠度
4.1.3 并聯系統的可靠度
4.1.4 儲備系統的可靠度
4.1.5 表決系統的可靠度
4.2 一般系統可靠性分析
4.2.1路集、*小路集與割集、*小割集
4.2.2 對偶函數
4.2.3 *小路集法求系統可靠度
4.2.4 *小割集法求系統可靠度
4.2.5 狀態枚舉法
4.2.6 全概率分析法
4.2.7 概率圖法
4.2.8 布爾展開定理的應用
4.3 可靠性分配
4.3.1 等分配法
4.3.2 按相對失效率來分配可靠度
4.3.3 按子系統的復雜度來分配可靠度
4.3.4 按復雜度與重要度來分配可靠度
4.3.5 花費*小的*優化分配方法
4.3.6 用動態規劃法分配貯備度
4.4 修復系統的可靠性
4.4.1 維修度
4.4.2 有效度
4.4.3 串聯系統的有效度
4.4.4 并聯系統的有效度
4.4.5 維修方針
4.4.6 系統預防維修周期的確定
5 故障樹分析法
5.1 概述
5.1.1 故障樹分析法簡介
5.1.2 FTA的步驟和注意事項
5.1.3 FTA的名詞術語和符號
5.1.4 故障樹的規范化和簡化
5.2 故障樹的定性分析
5.3 故障樹的定量分析
5.3.1 頂事件發生概率的精確計算
5.3.2 頂事件發生概率的近似計算
5.4 重要度分析
5.4.1 基本概念
5.4.2 單元的概率重要度
5.4.3 單元的結構重要度
5.4.4 單元的關鍵重要度
6 模糊可靠性計算方法
6.1 模糊集合及模糊事件的概率
6.2 模糊統計和常用的隸屬函數
6.2.1 模糊統計方法
6.2.2 幾種常用的戒上型隸屬函數
6.2.3 幾種常用的中間型隸屬函數
6.3 模糊可靠度計算公式
6.3.1 論域中變數服從指數分布
6.3.2 論域中變數服從正態分布
6.3.3 論域中變數服從對數正態分布
6.3.4 論域中變數服從威布爾分布
6.4 模糊可靠度的應用及計算舉例
6.4.1 磨損的模糊可靠性設計
6.4.2 腐蝕的模糊可靠性設計
6.4.3 剛度的模糊可靠性設計
6.4.4 壓力容器安全保護裝置的模糊可靠性設計
6.4.5 壽命的模糊可靠性設計
6.4.6 系統功能失效的模糊可靠性設計
6.4.7 機械強度可靠性的近似計算
6.5 *大應力和*小強度組合的模糊可靠度
7 鋼結構系統可靠性分析及其應用
7.1 識別結構系統主要失效模式的算法
7.1.1 β-unzipping法
7.1.2 分枝限界法
7.1.3 優化準則法
7.2 確定結構系統主要失效模式安全余量方程的方法
7.3 系統模式失效概率的計算方法
7.3.1 模式失效概率計算的一次二階矩陣
7.3.2 模式失效概率計算的改進的一次二階矩法
7.3.3 非正態隨機變量矢量的正態化和當量正態化方法
7.3.4 相關隨機矢量條件下可靠度指數的計算方法
7.4 系統綜合失效概率計算的理論與方法
7.4.1 系統失效事件和系統失效概率的表示方法
7.4.2 串并聯混合模式的失效概率計算的理論與方法
7.5 立體車庫鋼結構系統可靠性計算方法
7.5.1 對立體車庫的假設
7.5.2 立體車庫鋼結構失效路徑的概率計算
7.5.3 立體車庫鋼結構系統的可靠性分析與計算
參考文獻
1.1 研究可靠性的重要意義
1.2 機械可靠性學科發展歷史回顧
1.3 可靠性學科研究的范疇
1.3.1 可靠性數學
1.3.2 可靠性物理
1.3.3 可靠性工程
1.4 可靠性定義及其特征量
1.4.1 可靠性的定義
1.4.2 可靠性的特征量
2 可靠性數學基礎
2.1 可靠度計算的概率基礎
2.1.1 隨機事件的概率
2.1.2 概率論的公理與事件的獨立性
2.1.3 概率運算的基本公式
2.2 失效分布函數及其特征量
2.2.1 失效分布函數
2.2.2 失效分布的特征量
2.3 隨機變量的概率分布
2.3.1 常用的離散型隨機變量分布
2.3.2 常用的連續型隨機變量分布
3 可靠性設計原理
3.1 應力－強度干涉模型及可靠度計算
3.1.1 應力－強度干涉模型
3.1.2 解析法求可靠度
3.1.3 用數值積分法求可靠度
3.2 設計變量的統計處理與計算
3.2.1 設計變量的隨機性
3.2.2 材料力學性能的統計處理
3.2.3 工作載荷的統計分析
3.2.4 幾何尺寸的分布與統計偏差
3.2.5 數均值與方差的近似計算
3.3 變差系數、安全系數
3.3.1 隨機變量函數的變差系數
3.3.2 安全系數的統計分析
4 系統可靠性設計與分析
4.1 系統可靠性預測
4.1.1 系統可靠性框圖
4.1.2 串聯系統的可靠度
4.1.3 并聯系統的可靠度
4.1.4 儲備系統的可靠度
4.1.5 表決系統的可靠度
4.2 一般系統可靠性分析
4.2.1路集、*小路集與割集、*小割集
4.2.2 對偶函數
4.2.3 *小路集法求系統可靠度
4.2.4 *小割集法求系統可靠度
4.2.5 狀態枚舉法
4.2.6 全概率分析法
4.2.7 概率圖法
4.2.8 布爾展開定理的應用
4.3 可靠性分配
4.3.1 等分配法
4.3.2 按相對失效率來分配可靠度
4.3.3 按子系統的復雜度來分配可靠度
4.3.4 按復雜度與重要度來分配可靠度
4.3.5 花費*小的*優化分配方法
4.3.6 用動態規劃法分配貯備度
4.4 修復系統的可靠性
4.4.1 維修度
4.4.2 有效度
4.4.3 串聯系統的有效度
4.4.4 并聯系統的有效度
4.4.5 維修方針
4.4.6 系統預防維修周期的確定
5 故障樹分析法
5.1 概述
5.1.1 故障樹分析法簡介
5.1.2 FTA的步驟和注意事項
5.1.3 FTA的名詞術語和符號
5.1.4 故障樹的規范化和簡化
5.2 故障樹的定性分析
5.3 故障樹的定量分析
5.3.1 頂事件發生概率的精確計算
5.3.2 頂事件發生概率的近似計算
5.4 重要度分析
5.4.1 基本概念
5.4.2 單元的概率重要度
5.4.3 單元的結構重要度
5.4.4 單元的關鍵重要度
6 模糊可靠性計算方法
6.1 模糊集合及模糊事件的概率
6.2 模糊統計和常用的隸屬函數
6.2.1 模糊統計方法
6.2.2 幾種常用的戒上型隸屬函數
6.2.3 幾種常用的中間型隸屬函數
6.3 模糊可靠度計算公式
6.3.1 論域中變數服從指數分布
6.3.2 論域中變數服從正態分布
6.3.3 論域中變數服從對數正態分布
6.3.4 論域中變數服從威布爾分布
6.4 模糊可靠度的應用及計算舉例
6.4.1 磨損的模糊可靠性設計
6.4.2 腐蝕的模糊可靠性設計
6.4.3 剛度的模糊可靠性設計
6.4.4 壓力容器安全保護裝置的模糊可靠性設計
6.4.5 壽命的模糊可靠性設計
6.4.6 系統功能失效的模糊可靠性設計
6.4.7 機械強度可靠性的近似計算
6.5 *大應力和*小強度組合的模糊可靠度
7 鋼結構系統可靠性分析及其應用
7.1 識別結構系統主要失效模式的算法
7.1.1 β-unzipping法
7.1.2 分枝限界法
7.1.3 優化準則法
7.2 確定結構系統主要失效模式安全余量方程的方法
7.3 系統模式失效概率的計算方法
7.3.1 模式失效概率計算的一次二階矩陣
7.3.2 模式失效概率計算的改進的一次二階矩法
7.3.3 非正態隨機變量矢量的正態化和當量正態化方法
7.3.4 相關隨機矢量條件下可靠度指數的計算方法
7.4 系統綜合失效概率計算的理論與方法
7.4.1 系統失效事件和系統失效概率的表示方法
7.4.2 串并聯混合模式的失效概率計算的理論與方法
7.5 立體車庫鋼結構系統可靠性計算方法
7.5.1 對立體車庫的假設
7.5.2 立體車庫鋼結構失效路徑的概率計算
7.5.3 立體車庫鋼結構系統的可靠性分析與計算
參考文獻
展開全部
機械可靠性設計與應用 節選
隨著科學技術的不斷發展，在設計領域，可靠性技術日益
受到各行各業人們的關注。目前，可靠性技術已經成為科研和
生產不可缺少的內容。
可靠性工程是以產品壽命特征為研究對象的一門新興的
邊緣學科。可靠性理論在許多領域都得到廣泛的發展和應用，
并成為產品設計、生產和管理的質量指南，可靠性也日漸成為
工科學生學習的內容。 、
本書共分為7章。第1章介紹了可靠性的基本概念、定
義、基本特征等。第2章介紹了可靠性的數學基礎以及常用概
率分布。第3章介紹了可靠性的基本原理及干涉模型、設計變
量的統計原理與方法。第4章介紹系統可靠性設計與分析，從
系統的角度進行可靠性預測和可靠性分配。第5章主要介紹
故障樹分析的有關內容以及故障樹的定量分析與定性分析。
第6章主要介紹模糊可靠性方法。第7章是作者近幾年來的
有關復雜鋼結構可靠性的應用實例的研究結果。
在編寫過程中，參閱了大量文獻并引用了部分文獻的研究
成果，特此向相關作者致謝。
本書的主要讀者對象是工科本科生，也可供工程技術人員
和科研人員參考。限于水平，不妥之處，熱忱希望廣大讀者批
評指正。
作者
2008年1月于太原
故障樹分析法
5．1概述
5．1．1故障樹分析法簡介
故障樹分析法簡稱FTA(fault tree analysis)，是與可靠性框
圖法等價的系統可靠性分析方法。框圖法分析的著眼點是系統的
可靠性，而故障樹分析法考察系統可靠性時，則是從系統的不可靠
(即故障)人手的。
20世紀60年代，人們主要采用框圖分析法對系統進行可靠
性分析。但是隨著大型復雜系統的建立(如洲際導彈、宇航、核電
站等)，對系統的可靠性要求愈來愈高。要對大型復雜系統作出可
靠性分析，建立邏輯框圖成了十分困難的事。框圖分析法只能求
出一些簡單系統的某特定時刻的工作概率，同時框圖分析法很難
清楚地把人的影響和環境的影響表示出來。于是人們去尋找新的
途徑，努力研究簡便易行的新的分析方法。
1961年美國貝爾實驗室首先開始使用故障樹分析法，用于民
兵導彈的發射控制系統可靠性研究中，取得了很大成功。研究報
告在1965年波音公司系統安全年會上發表，引起了學術界的重
視。其后波音公司研制出了FTA的計算機程序，進一步推動了
它的發展。美國洛克希德公司又將FTA應用于大型客機L一1011
的安全J生可靠性評價中，建立了30余棵故障樹，大大提高了客機
的安全性。到20世紀60年代中期，FTA從宇航領域進入核工業
和其他領域。1974年美國原子能委員會發表了WASH一1400反
應堆安全分析報告(即《美國商用核電站事故風險評價報告(草
案)》)，報告中應用了事件樹和故障樹分析法，取得了很大的成功，
使故障樹分析法在全世界范圍內得到了普遍重視。近30年來
FTA發展十分迅速，其理論日趨完善，其應用已從宇航、核能等領
域進人到了一般電子、電力、交通、化工、機械等各個領域，同時在
社會安全、經濟管理領域也開始得到應用。現在國際上已公認故
障樹分析法是可靠性、安全性分析的一種簡單、有效、有發展前途
的方法。科技工作者也愈來愈多地采用FTA作為評價系統可靠
性和安全性的手段，用FTA來預測和診斷故障、分析系統的薄弱
環節、指導使用和維修、實現系統設計的*優化等等。
故障樹分析法是一種圖形演繹方法，是故障事件在一定條件
下的邏輯方法。它是用一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關系圖，清
晰地說明系統是怎樣失效的。故障樹分析法的基本思想是：
把系統故障作為頂端事件，然后沿著這樣的思路進行分析：首
先分析人員應該提出并回答“哪些直接因素能夠造成頂事件的出
現”，并羅列出來A、B、C等等，其次針對羅列出來的因素A、B、C
等，再找出它們中每一個發生的下一級因素是哪些，按照這個線索
步步深入下去，一直追溯到系統的*基本事件為止。將上述各種
級別的事件和誘發因素通過邏輯關系聯系起來，就形成了一個樹
狀邏輯圖，稱為故障樹(FT)。根據故障樹，分析系統發生故障的
各種原因和系統可靠性特征量，就是故障樹分析法——FTA。
故障樹分析法的主要特點如下：
(1)故障樹分析是一種圖形演繹法，是故障事件在一定條件
下的邏輯推理方法。它不局限對系統作一般的可靠性分析，它可
以圍繞一個或一些特定的故障狀態，作層層深入的分析。因而能
在清晰的圖形下表達出系統的內在聯系，并指出單元故障與系統
故障之間的邏輯關系。其直觀性強。
(2)故障樹分析能反映出系統的外部因素(環境因素、人為決
策錯誤等)對系統故障的影響，應用起來比較靈活。
(3)故障樹分析法把系統的故障與組成系統各單元的故障有
機地聯系在一起，可以找出系統的全部可能的失效狀態。故障樹
本身也是一種形象化的技術資料，在它建成以后，對系統的管理和
運行人員也起到了直觀教學和維修指南的作用。
(4)故障樹分析法常用于分析復雜系統，因此它離不開計算
機軟件，目前應用于故障樹分析方面的軟件，從定性、定量、圖形化
等方面都取得很大發展。
(5)FTA要比可靠性框圖更實用、靈活、直觀，它可以表示人
為因素及環境的影響、多狀態系統、非單調關聯系統、相依關系等。
它的困難在于在建故障樹時，需找出系統單元的所有故障模式，往
往難免會有遺漏。
FTA在以下幾方面尚待深入研究：自動建樹、非單調關聯系
統FTA、多狀態系統FTA、相依底事件FTA、FTA的組合爆炸困
難(計算量隨故障樹規模按指數增長)、可修系統首次故障時間分
布和平均壽命計算及數據庫等。
5．1．2 FrA的步驟和注意事項
建樹工作要求建樹者對于系統及其各個組成部分有透徹的了
解，應由系統設計人員親自建樹，同時與其他方面專家密切合作。
建樹是一個多次反復、逐步深入完善的過程。
5．1．2．1故障樹分析法的步驟 ．
(1)選擇合理的頂事件，確定系統的邊界條件。若FTA的任
務是分析已發生的故障的原因，則頂事件是給定的，無需選擇；若
FTA是預測系統會發生何種故障，并分析造成故障的原因時，就
要正確地選擇頂事件。選擇時應認真分析，不能遺漏重大故障。
同時還要確定出系統的各種邊界條件，以利正確建樹。
(2)建造故障樹。對于復雜系統，建樹時應按系統層次由上
至下逐級展開。
(3)簡化故障樹。在明確定義系統接口和進行合理假設的情
況下，可以對所建故障樹進行必要的簡化。對于復雜龐大的故障
樹可應用模塊分解法、邏輯簡化法和早期不交化方法等進行合理
的簡化。
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