第二章__可靠性基本概念与参数体系.ppt
可靠性基本概念和参数可靠性基本概念和参数Introduction to Reliability_Conception&Parameter北京交通大学北京交通大学 电子信息工程学院电子信息工程学院刘中田刘中田Tel:51688687Tel:51688687Office:SY1017Office:SY1017Email:Email:11/19/20221主要内容o可靠性基本概念；可靠性基本概念；o可靠性参数；可靠性参数；o常用失效分布函数常用失效分布函数11/19/20222可靠性基本概念可靠性o可靠性可靠性 是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。产品可靠性定义的要素是三个“规定”(“规定条件”、“规定时间”、“规定功能”）。11/19/20223故障及其分类o故障及其分类故障及其分类 产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态，称之为故障。故障的表现形式，叫做故障模式。引起故障的物理化学变化等内在原因，叫做故障机理。不可修产品（如电子元器件）：失效 产品的故障按其故障的规律可以分为两大类：偶然故障与渐变故障。11/19/20224寿命周期与寿命剖面o产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。它包含一个或多个任务剖面。通常把产品的寿命剖面分为后勤和使用两个阶段11/19/20225寿命剖面示例11/19/20226任务剖面o产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。任务剖面一般应包括：n产品的产品的工作状态工作状态；n维修维修方案；方案；n产品产品工作工作的时间与顺序；的时间与顺序；n产品所处的产品所处的环境环境(外加的与诱发的外加的与诱发的)的时间与顺序；的时间与顺序；n任务任务成功或致命故障成功或致命故障的定义。的定义。11/19/20227任务剖面示例11/19/20228可靠性基本概念o基本可靠性n产品在规定的条件下，无故障的持续时间或 概率。n在没有后勤保障情况下系统工作能力的度量n考虑所有需要维修保障的故障l采用冗余，降低基本可靠性l通常等于或低于任务可靠性11/19/20229可靠性基本概念o任务可靠性n产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力系统完成任务能力的度量只考虑引起任务失败的故障通过冗余提高任务可靠性通常高于基本可靠性11/19/202210可靠性基本概念o基本可靠性和任务可靠性n基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保障资源的需求。确定基本可靠性指标时应统计产品的所有寿命单位和所有的故障。n任务可靠性是产品在规定的任务剖面中完成规定功能的能力。确定任务可靠性指标时仅考虑在任务期间那些影响任务完成的故障(即致命性故障)。11/19/202211可靠性基本概念o固有可靠性n产品在设计、制造过程中赋予的固有属性。n产品的开发者可以控制。o使用可靠性n产品在实际使用过程中表现出的可靠性。n除固有可靠性的影响因素外，还要考虑安装、操作使用、维修保障等方面因素的影响。11/19/202212可靠度及可靠度函数o可靠度及可靠度函数可靠度及可靠度函数 产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率称为可靠度。依定义可知，可靠度函数R(tR(t)为：11/19/202213累积故障分布函数o累积故障概率(累积故障分布函数)产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定功能的概率称为累积故障概率（又叫不可靠度）。依定义可知，产品的累积故障概率是时间的函数，即11/19/202214累积故障分布函数11/19/202215累积故障分布函数11/19/202216故障率函数o故障率 工作到某时刻尚未故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率，称之为产品的故障率。用数学符号表示为：11/19/202217故障率函数11/19/202218问题o故障率是概率值么？o故障率有量纲么？o故障率和累积故障分布函数之间有什么关系？11/19/202219人类健康的曲线11/19/202220产品故障浴盆曲线o浴盆曲线 大多数产品的故障率随时间的变化曲线形似浴盆，称之为浴盆曲线。由于产品故障机理的不同，产品的故障率随时间的变化大致可以分为三个阶段：11/19/202221对故障发生规律认识的变化11/19/202222故障发生规律的六种模式11/19/20222311/19/202224我国的情况 我国海军、装甲兵、通讯装备的一些统计资料都证明了许多产品都没有明显的耗损故障区没有明显的耗损故障区的结论11/19/202225故障率与可靠度、故障密度函数的关系11/19/202226故障率、可靠度与密度函数关系产品典型的故障率、可靠度和密度函数曲线11/19/202227平均故障前时间(MTTF)11/19/202228平均故障间隔时间11/19/202229寿命特征可靠寿命可靠寿命:指给定的可靠度所对应的产品工作时间。使用寿命使用寿命:指产品在规定的使用条件下，具有可接 受的故障率的工作时间区间。11/19/202230寿命特征首次翻修期限首次翻修期限（首翻期）:指在规定条件下，产品从开始使用到首次翻修的工作时间和（或）日历持续时间。翻修是指把产品分解成零部件，清洗、检查，并通过修复或替换故障零部件，恢复产品寿命等于或接近其首翻期的修理。翻修间隔期限翻修间隔期限:指在规定条件下，产品两次相继翻修间的工作时间、循环次数和（或）日历持续时间。总寿命:指在规定条件下，产品从开始使用到规定报废的工作时间、循环次数和（或）日历持续时间。贮存期限贮存期限:在规定条件下，产品能够贮存的日历持续时间，在此时间内，产品启封使用能满足规定要求。11/19/202231首翻期、翻修间隔期和使用寿命首翻期、翻修间隔期和使用寿命11/19/202232常用失效分布函数常用失效分布函数o常用的失效分布函数 产品寿命T的分布主要有指数分布、正态分布、对数正态分布和威布尔分布等,对于较复杂的系统在稳定工作时期的偶然失效期随机变量一般服从指数分布,在耗损期则近似于正态分布,机械零件的疲劳寿命往往是对数正态分布或威布尔分布。11/19/202233o指数分布 (t)=et(t0)失效率为常数是指数分布的重要特征值 1.可靠度和失效分布函数 R(t)=t et dt=et F(t)=1 R(t)=1 et 2.平均寿命 t=0et dt3.寿命方差和寿命标准偏差 t=0(t )et dt =-et 0=t=1111常用失效分布函数常用失效分布函数11/19/202234o例：某产品的失效时间服从指数分布,其平均寿命为5000h,试求其使用125h的可靠度和可靠度为0.8时的可靠寿命。R(t)=et 又t=1/=5000 =1/5000 R(125)=e125/5000=0.9753 R(t)=et/5000=0.8 t=-50000.8=1115.7h 常用失效分布函数指数分布常用失效分布函数指数分布11/19/202235常用失效分布函数常用失效分布函数o正态分布o对数正态分布o威布尔分布m称为形状参数，称为尺度参数，称为位置参数11/19/202236思考题思考题o产品的可靠度、平均寿命、失效率是怎样定义的？三者之间有什么关系？o试比较产品的故障率函数 与故障密度函数f(t)的特点。11/19/202237
