汽车可靠性试验.ppt

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1、第第1章章 绪论绪论第第2章章 汽车可靠性工程理论基础汽车可靠性工程理论基础 第第3章章 汽车可靠性试验汽车可靠性试验 第第4章章 汽车系统可靠性分析汽车系统可靠性分析 第第5章章 汽车可靠性设计汽车可靠性设计 第第6章章 汽车维修性工程基础汽车维修性工程基础 第第7章章 汽车失效工程分析汽车失效工程分析 目目 录录1第第3章汽车可靠性试验章汽车可靠性试验3.13.1 汽车可靠性试验的目的和种类汽车可靠性试验的目的和种类汽车可靠性试验的目的和种类汽车可靠性试验的目的和种类 3.2 3.2 试验场道路耐久性（强化）试验试验场道路耐久性（强化）试验试验场道路耐久性（强化）试验试验场道路耐久性（强化

2、）试验 3.3 3.3 试验室耐久性试验试验室耐久性试验试验室耐久性试验试验室耐久性试验3.4 3.4 加速寿命试验加速寿命试验加速寿命试验加速寿命试验3.5 3.5 可靠性抽样试验可靠性抽样试验可靠性抽样试验可靠性抽样试验 3.6 概率纸及其应用概率纸及其应用概率纸及其应用概率纸及其应用23.1 汽车可靠性试验的目的和种类汽车可靠性试验的目的和种类1 1.汽车可靠性试验的目的和意义汽车可靠性试验的目的和意义 （1）对汽车及其零部件可靠性水平的评估和考核。）对汽车及其零部件可靠性水平的评估和考核。利用试验中获得的数据，求得产品的可靠度、失效率及利用试验中获得的数据，求得产品的可靠度、失效率及平

3、均寿命等可靠性指标，以考验其功能、强度、可靠性和寿平均寿命等可靠性指标，以考验其功能、强度、可靠性和寿命等是否符合设计要求。命等是否符合设计要求。（2）对批量产品或外加工产品进行验收。）对批量产品或外加工产品进行验收。（3）对试验结果进行失效机理分析。）对试验结果进行失效机理分析。通过可靠性试验，暴露产品在设计、制造、使用、维护、通过可靠性试验，暴露产品在设计、制造、使用、维护、管理方面存在的问题和薄弱环节，找出失效原因，提出改进方管理方面存在的问题和薄弱环节，找出失效原因，提出改进方案，从而使汽车的可靠性水平不断得以提高。案，从而使汽车的可靠性水平不断得以提高。目的：目的：3（4）储备设计所

4、需的资料，探索发展方向，酝酿新的设计思）储备设计所需的资料，探索发展方向，酝酿新的设计思想，为下一轮开发新产品积累经验。想，为下一轮开发新产品积累经验。意义：意义：在汽车可靠性研究中，通过规定的试验方法进行可靠性试验，对在汽车可靠性研究中，通过规定的试验方法进行可靠性试验，对其试验结果进行科学的统计、分析、处理，从而为汽车产品的研其试验结果进行科学的统计、分析、处理，从而为汽车产品的研究、设计提供可靠性数据资料；究、设计提供可靠性数据资料；与此同时，通过可靠性试验，对失效样品进行分析，找出其失效与此同时，通过可靠性试验，对失效样品进行分析，找出其失效原因和薄弱环节，采取相应的对策，达到提高汽车

5、产品可靠性的原因和薄弱环节，采取相应的对策，达到提高汽车产品可靠性的目的。目的。因此，汽车可靠性试验是汽车产品可靠性评价中不可缺少的重要因此，汽车可靠性试验是汽车产品可靠性评价中不可缺少的重要手段，也是保证汽车达到预期可靠性水平的重要措施，是研究和手段，也是保证汽车达到预期可靠性水平的重要措施，是研究和提高汽车可靠性的基本环节之一。提高汽车可靠性的基本环节之一。42 2.汽车可靠性试验的分类汽车可靠性试验的分类 可靠性试验的类型很多，在汽车产品研制、生产的各个阶段，可靠性试验的类型很多，在汽车产品研制、生产的各个阶段，随着试验的目的、要求和试验对象的变化，试验人员应作出随着试验的目的、要求和试

6、验对象的变化，试验人员应作出不同的选择。从几个不同的角度来考虑可靠性试验方法的分不同的选择。从几个不同的角度来考虑可靠性试验方法的分类，通常按照试验场所、试验的破坏情况、试验条件及试验类，通常按照试验场所、试验的破坏情况、试验条件及试验对象等分类。对象等分类。（1 1）按照试验场所分类按照试验场所分类 51）现场试验）现场试验 现场试验就是按照实际服役条件进行的可靠性试验。现场试验就是按照实际服役条件进行的可靠性试验。费用消耗大、投入的人力较多，试验周期长。费用消耗大、投入的人力较多，试验周期长。优点：优点：它能客观真实地评价产品在实际使用中的可靠性和维修它能客观真实地评价产品在实际使用中的可

7、靠性和维修性，其试验所得的数据和结论，最为直截了当，也最为性，其试验所得的数据和结论，最为直截了当，也最为可靠。可靠。缺点：缺点：6在现场试验时，挑选试验的路面、地区须有一定的计划。一在现场试验时，挑选试验的路面、地区须有一定的计划。一般可分为：般可分为：平整道路、泥路、山路、城市道路、坑洼的恶劣平整道路、泥路、山路、城市道路、坑洼的恶劣路面，严寒、酷暑地区，高原、高湿、低气压地区路面，严寒、酷暑地区，高原、高湿、低气压地区，试验中，试验中必须有计划地各取一定的里程。必须有计划地各取一定的里程。进行行驶试验时，车上一般装有记录进行行驶试验时，车上一般装有记录负荷、应力、速度、温负荷、应力、速度

8、、温度的度的仪器，装有仪器，装有气温、气压、风速、里程、燃油和润滑油气温、气压、风速、里程、燃油和润滑油的的记录装置或传感器。记录装置或传感器。72）试车场试验）试车场试验 由于技术上、物质上、时间上的原因，许多试验不宜采取实由于技术上、物质上、时间上的原因，许多试验不宜采取实际服役试验。例如许多际服役试验。例如许多破坏性试验、特殊环境试验破坏性试验、特殊环境试验，不太可能采，不太可能采取现场试验，此时可以采用模拟的服役条件进行试验。取现场试验，此时可以采用模拟的服役条件进行试验。优点：优点：工作方便，各种试验条件集于一处；试验条件较为稳定，试验工作方便，各种试验条件集于一处；试验条件较为稳定

9、，试验结果具有可比性，试验数据的重复性高；试验的安全性好；试结果具有可比性，试验数据的重复性高；试验的安全性好；试验周期短。验周期短。所得到的可靠性数据，需要根据实际的使用情况对模拟试验所得到的可靠性数据，需要根据实际的使用情况对模拟试验条件下取得的数据进行折算。这种折算，需要大量的试验和条件下取得的数据进行折算。这种折算，需要大量的试验和统计数据作为基础。统计数据作为基础。缺点：缺点：8试车场的主要设施是人工模拟的各种试车道，各设施类型如试车场的主要设施是人工模拟的各种试车道，各设施类型如下图：下图：直线车道直线车道 测量汽车最高车速，汽车换档加速时间，滑行距测量汽车最高车速，汽车换档加速时

10、间，滑行距离，高速制动。离，高速制动。9弯曲车道弯曲车道 试验汽车转向系统、承载系的可靠性，检查汽车的操试验汽车转向系统、承载系的可靠性，检查汽车的操纵稳定性能。纵稳定性能。高速环形车道高速环形车道 检查汽车传动系的可靠性，包括发动机、变检查汽车传动系的可靠性，包括发动机、变速器、冷却系、涧滑系、燃油经济性以及轮速器、冷却系、涧滑系、燃油经济性以及轮胎高速运行条件下的寿命。胎高速运行条件下的寿命。试验广场试验广场 用于稳态转向试验，通常用喷水法来检查汽车的不用于稳态转向试验，通常用喷水法来检查汽车的不足转向特性和轮胎的侧滑车速。足转向特性和轮胎的侧滑车速。特殊坏路特殊坏路是一种破坏性路面，包括

11、凹凸不平的石块路、扭曲路、是一种破坏性路面，包括凹凸不平的石块路、扭曲路、搓板路，用以考验悬架和承载系。搓板路，用以考验悬架和承载系。特殊环境特殊环境 人为制造水槽、泥泞、灰尘、洞等特殊路段，考察汽人为制造水槽、泥泞、灰尘、洞等特殊路段，考察汽车在特殊环境下的运行能力。车在特殊环境下的运行能力。10越野场地越野场地 风洞试验风洞试验 标准陡坡标准陡坡 设有各种障碍没有路面的场地，考察各种军车的越野设有各种障碍没有路面的场地，考察各种军车的越野能力。能力。测量汽车外形的风阻系数及空气动力特性。测量汽车外形的风阻系数及空气动力特性。测验汽车的爬坡能力和驻坡能力。测验汽车的爬坡能力和驻坡能力。试车场

12、视频试车场视频11目前国内最有名的四个汽车试验场：目前国内最有名的四个汽车试验场：？隶属一汽，中国隶属一汽，中国最早的试车场最早的试车场（1987）隶属交通部隶属交通部 隶属总装备隶属总装备部，中国最部，中国最大的试车场大的试车场 隶属二汽隶属二汽 大型的汽车制造企业一般都建有试验场，如美囿通用汽车公司于大型的汽车制造企业一般都建有试验场，如美囿通用汽车公司于20年代建年代建设了试验场。英国的设了试验场。英国的MIRA、日本的汽车研究所、日本的汽车研究所JARI在二次世界大战也建在二次世界大战也建有试车场。有试车场。12海南汽车试验场试验跑道平面布置图海南汽车试验场试验跑道平面布置图 13国内

13、某汽车企业试验场 14保时捷汽车试验场 153）实验室试验）实验室试验实验室试验是在实验室里采用模拟服役条件，但与实际的服役实验室试验是在实验室里采用模拟服役条件，但与实际的服役条件相差较大。条件相差较大。试验对象可以按照需要选定，可以随时更换试验对象。试验对象可以按照需要选定，可以随时更换试验对象。试验参数和因素可以更精确地隔离和控制，可以排除外界的干试验参数和因素可以更精确地隔离和控制，可以排除外界的干扰。扰。可以增加载荷或加载频率，加速试验进程。可以增加载荷或加载频率，加速试验进程。减轻试验人员劳动强度，实现自动试验、无需看管、减轻试验人员劳动强度，实现自动试验、无需看管、24h不间不间

14、断运行。断运行。改善试验人员的工作环境，使高温试验、低温试验、有严重噪改善试验人员的工作环境，使高温试验、低温试验、有严重噪声的试验环境在密闭的实验室中进行。声的试验环境在密闭的实验室中进行。优点：优点：16缺点：缺点：数据和结果与实际情况有一定差距，不太精确。数据和结果与实际情况有一定差距，不太精确。试验室试验往往以台架试验的形式出现！试验室试验往往以台架试验的形式出现！所谓台架试验，就是在实验室使用专门的试验装置，模拟所谓台架试验，就是在实验室使用专门的试验装置，模拟实际工作状态，完成总成或零部件的试验。它是实际工作实际工作状态，完成总成或零部件的试验。它是实际工作状态在实验室再现的一种方

15、法。状态在实验室再现的一种方法。台架试验台架试验总成可靠性总成可靠性试验试验零件可靠性零件可靠性试验试验发动机试验台架发动机试验台架离合器试验台架离合器试验台架变速器试验台架变速器试验台架驱动桥试验台架驱动桥试验台架制动器试验台架制动器试验台架整车试验台架整车试验台架17变速箱台架试验变速箱台架试验驱动桥台架试验驱动桥台架试验18（2 2）按照破坏情况分类按照破坏情况分类 1）破坏性试验）破坏性试验试验样品最终被破坏或失效的试验。试验样品最终被破坏或失效的试验。其中包括破坏性寿命试验，破坏性极限条件试验。其中包括破坏性寿命试验，破坏性极限条件试验。破坏性寿命试验破坏性寿命试验是为了确定产品寿命

16、和可靠性特征值而进行的试是为了确定产品寿命和可靠性特征值而进行的试验。验。破坏性极限条件试验破坏性极限条件试验是在超负荷或严酷环境条件（如高温、低是在超负荷或严酷环境条件（如高温、低温、酸碱盐腐蚀、高湿、缺氧、低气压等）下的破坏性试验，温、酸碱盐腐蚀、高湿、缺氧、低气压等）下的破坏性试验，其主要目的是为了考察汽车和零部件产品在特殊环境下抵抗失其主要目的是为了考察汽车和零部件产品在特殊环境下抵抗失效的能力。效的能力。19这种试验是在不破坏产品的基础上而获得可靠性数据。这种试验是在不破坏产品的基础上而获得可靠性数据。2）非破坏性试验）非破坏性试验（3 3）按照试验条件分类按照试验条件分类 1）常规

17、性寿命试验）常规性寿命试验就是根据产品设计要求，采用接近或类似于实际使用条就是根据产品设计要求，采用接近或类似于实际使用条件对汽车或零部件进行寿命试验。这种试验方法试验周件对汽车或零部件进行寿命试验。这种试验方法试验周期较长，但实验结果较为真实。期较长，但实验结果较为真实。2）加速寿命试验）加速寿命试验在不改变失效机理的前提下，增大应力大小或加载频率，在不改变失效机理的前提下，增大应力大小或加载频率，从而使故障率增大或寿命缩短的试验。这种试验可以在从而使故障率增大或寿命缩短的试验。这种试验可以在较短的时间里获得可靠性评定数据和暴露使用中可能出较短的时间里获得可靠性评定数据和暴露使用中可能出现的

18、故障。现的故障。20（4 4）按照试验样本大小分类按照试验样本大小分类 1）全数测试试验）全数测试试验是指对于关键项目和指标进行是指对于关键项目和指标进行100的测试或检查。这种的测试或检查。这种测试所得数据较为精确，可靠性置信水平高，缺点是工作测试所得数据较为精确，可靠性置信水平高，缺点是工作量大，测试对象也只能局限于非破坏性产品。量大，测试对象也只能局限于非破坏性产品。从批量产品中抽取部分样品进行试验，利用试验结果，通从批量产品中抽取部分样品进行试验，利用试验结果，通过计算、分析来推断批量产品的可靠性特征量。过计算、分析来推断批量产品的可靠性特征量。2）抽样测试试验）抽样测试试验在可靠性寿

19、命试验中，为了缩短试验时间，抽样试验大多在可靠性寿命试验中，为了缩短试验时间，抽样试验大多为为截尾试验截尾试验截尾试验截尾试验定时截尾试验定时截尾试验定数截尾试验定数截尾试验所谓截尾试验，就是指参加试验的样品并没有达所谓截尾试验，就是指参加试验的样品并没有达到全部失效就停止了试验。到全部失效就停止了试验。到规定的时间停止试验。到规定的时间停止试验。到规定的失效判断数停止试验到规定的失效判断数停止试验213.2 试验场道路耐久性（强化）试验试验场道路耐久性（强化）试验 试验场耐久性试验着眼于模拟汽车在实际使用中所碰到的最恶试验场耐久性试验着眼于模拟汽车在实际使用中所碰到的最恶劣工况，即造成汽车零

20、部件疲劳损伤主要部分的工况。为了能劣工况，即造成汽车零部件疲劳损伤主要部分的工况。为了能够反映实际使用工况，并且缩短试验周期，必须适当设计试验够反映实际使用工况，并且缩短试验周期，必须适当设计试验场耐久性（强化）试验。场耐久性（强化）试验。下面简述汽车试验场耐久性试验的设计方法：下面简述汽车试验场耐久性试验的设计方法：（1）测取准确的、有代表性的反映用户实际使用工况的道路载）测取准确的、有代表性的反映用户实际使用工况的道路载 荷信号荷信号（2）编制试验场耐久性试验方案）编制试验场耐久性试验方案 1.试验场耐久性试验方案设计试验场耐久性试验方案设计 22海南试验场海南试验场试验方案试验方案试验场

21、已有的试验道路中选择适当的试验场已有的试验道路中选择适当的路段、确定试验车通过各个路段的车路段、确定试验车通过各个路段的车速和通过各个路段的先后次序、车辆速和通过各个路段的先后次序、车辆的负荷等，确定试验循环，以使车辆的负荷等，确定试验循环，以使车辆在试验中能够受到在实际使用中所碰在试验中能够受到在实际使用中所碰到的最恶劣工况，并且要使试验具有到的最恶劣工况，并且要使试验具有一定的一定的加速系数加速系数Fjp实测的、反映实际实测的、反映实际行驶工况的道路载行驶工况的道路载荷信号及其统计分荷信号及其统计分析结果析结果编制试验场耐久性编制试验场耐久性试验方案试验方案23（3）按照试验场耐久性试验方

22、案进行车辆耐久性试验）按照试验场耐久性试验方案进行车辆耐久性试验缺点：缺点：试验场耐久性试验花费时间较长，花费成本太试验场耐久性试验花费时间较长，花费成本太高，而且还常常由于驾驶员、环境和试验道路高，而且还常常由于驾驶员、环境和试验道路的变化而得出不一致的结果。的变化而得出不一致的结果。24特别是对零部件制造厂家，即为了评价某个零部件也必须使特别是对零部件制造厂家，即为了评价某个零部件也必须使用一辆整车进行试验。用一辆整车进行试验。252.试验场耐久性试验驾驶操作规范试验场耐久性试验驾驶操作规范 驾驶操作时，在整个试验过程中要正确选择变速器档位，但不得驾驶操作时，在整个试验过程中要正确选择变速

23、器档位，但不得脱档滑行；每脱档滑行；每100km至少有两次原地起步连续换档，一次倒档行至少有两次原地起步连续换档，一次倒档行驶驶200m；在保证安全的前提下，尽量高速行驶；每行驶；在保证安全的前提下，尽量高速行驶；每行驶100km至少制动两次，其中一次点制动。山区行驶时，每至少制动两次，其中一次点制动。山区行驶时，每100km至少作至少作一次上坡停车和起步，在不小于一次上坡停车和起步，在不小于7的坡道上用脚制动停车，变的坡道上用脚制动停车，变速器置于空档，再用驻车制动停稳，然后按正常操作进行坡道起速器置于空档，再用驻车制动停稳，然后按正常操作进行坡道起步。夜间行驶不少于试验里程的步。夜间行驶不

24、少于试验里程的10%。表表 美国福特公司轿车试验场操作规范美国福特公司轿车试验场操作规范263.试验场耐久性试验故障的检测试验场耐久性试验故障的检测（1）停车检查，每行驶）停车检查，每行驶100km左右停车检查一次，主左右停车检查一次，主 要检查各部件的松脱、渗漏、损坏等。要检查各部件的松脱、渗漏、损坏等。（2）行驶中，由试验员和驾驶员注意汽车工作状况是否发生故障。）行驶中，由试验员和驾驶员注意汽车工作状况是否发生故障。（3）收车后检查。）收车后检查。每班试验结束后，还每班试验结束后，还 应检查制动系统，发动机油，冷却应检查制动系统，发动机油，冷却 水、外部照明，刮水器等。水、外部照明，刮水器

25、等。（4）定期维修作业中，除按规定逐项维护外，还要注意检）定期维修作业中，除按规定逐项维护外，还要注意检 查有无异常现象，如零部件的磨损、裂纹、变形等。查有无异常现象，如零部件的磨损、裂纹、变形等。（5）汽车试验结束后，性能测试与汽车拆检时检查。）汽车试验结束后，性能测试与汽车拆检时检查。273.3 试验室耐久性试验试验室耐久性试验 1.试验室耐久性试验一般步骤试验室耐久性试验一般步骤 载荷谱载荷谱282.载荷（功率）谱和编制载荷（功率）谱载荷（功率）谱和编制载荷（功率）谱载荷谱：载荷幅值大小与其出现频次的关系谱线载荷谱：载荷幅值大小与其出现频次的关系谱线（1）载荷（功率）谱载荷（功率）谱29

26、载荷功率谱：载荷功率大小与其频率的关系谱线载荷功率谱：载荷功率大小与其频率的关系谱线30（2）载荷（功率）谱的编制载荷（功率）谱的编制在典型路面（汽车试验场）上进行短距离实测，然后用数理统计在典型路面（汽车试验场）上进行短距离实测，然后用数理统计原理进行整理和推断，最后编制成载荷（功率）谱。原理进行整理和推断，最后编制成载荷（功率）谱。编制流程：编制流程：载荷谱采编仪器：载荷谱采编仪器：载荷谱采集数据处理方法：载荷谱采集数据处理方法：采用电测法，即在待测零件表面贴电阻丝应变片的办法来测定零采用电测法，即在待测零件表面贴电阻丝应变片的办法来测定零件的载荷。电子计算机、幅值统计分析仪、应变仪、各类

27、型传感件的载荷。电子计算机、幅值统计分析仪、应变仪、各类型传感器等。器等。31计数法计数法功率法功率法载荷谱载荷谱载荷功率谱载荷功率谱程序疲劳试验程序疲劳试验随机过程疲劳试验随机过程疲劳试验计数法计数法峰值计数法峰值计数法振幅计数法振幅计数法穿级计数法穿级计数法雨流计数法雨流计数法主要计出峰值在不同载荷级出现次数主要计出峰值在不同载荷级出现次数记录载荷变化的数值记录载荷变化的数值把载荷分成若干相等的间隔，记载通把载荷分成若干相等的间隔，记载通过某级的次数过某级的次数323.载荷（功率）谱的类型与应用载荷（功率）谱的类型与应用（1）等幅加载试验）等幅加载试验所加载荷谱是幅值相等的正弦时间函数的室

28、内模拟试验所加载荷谱是幅值相等的正弦时间函数的室内模拟试验33加载方式简单，但与大部分的实际工作载荷情况都不大符加载方式简单，但与大部分的实际工作载荷情况都不大符合，多用在求合，多用在求SN曲线（应力循环次数曲线，即疲劳曲曲线（应力循环次数曲线，即疲劳曲线）及比较试验研究中。线）及比较试验研究中。特点：特点：在耐久性疲劳试验早期使用，现应用较少在耐久性疲劳试验早期使用，现应用较少（2）程序加载试验）程序加载试验1）确定载荷级数）确定载荷级数在最大载荷幅值与最小载荷幅值之间划分为几个档次，这种档在最大载荷幅值与最小载荷幅值之间划分为几个档次，这种档次就是载荷级数。次就是载荷级数。载荷级数载荷级数

29、:以路试测得的零件承受的载荷值及其呈现的频率绘制成的以路试测得的零件承受的载荷值及其呈现的频率绘制成的载荷载荷谱谱作为室内模拟试验的依据，所加的载荷谱是幅值交替变化正作为室内模拟试验的依据，所加的载荷谱是幅值交替变化正弦函数。弦函数。34由于由于载荷累积频数曲线载荷累积频数曲线是连续曲绒，不适宜于编写程序（受试是连续曲绒，不适宜于编写程序（受试验机中程序控制机构的限制），因此需要将载荷分级，即用阶验机中程序控制机构的限制），因此需要将载荷分级，即用阶梯形载荷分布来代替载荷的连续分布。梯形载荷分布来代替载荷的连续分布。载荷级数通常分载荷级数通常分810级级以载荷幅值为纵坐标，以累积频数为横坐标绘

30、制的曲线称为以载荷幅值为纵坐标，以累积频数为横坐标绘制的曲线称为载荷累积频数曲线载荷累积频数曲线为何载荷要进行分级？为何载荷要进行分级？载荷如何分级？载荷如何分级？35任何一级载荷幅值与最大载荷幅值的比例就是幅值比任何一级载荷幅值与最大载荷幅值的比例就是幅值比幅值比：幅值比：36372）载荷加载次序）载荷加载次序程序加载试验程序加载试验限定型程序疲劳试验限定型程序疲劳试验随机型程序疲劳试验随机型程序疲劳试验在程序试验台上，载荷采用限定的在程序试验台上，载荷采用限定的加载次序加载次序在程序试验台上，载荷采用随机交在程序试验台上，载荷采用随机交替方式加载替方式加载383940414243遵循规则：

31、随着每级载荷幅值的增加，载遵循规则：随着每级载荷幅值的增加，载 荷的循环次数降低。荷的循环次数降低。443）载荷程序重复次数的确定）载荷程序重复次数的确定对于程序疲劳实验来说，其加载次序对于寿命实验结果是有影响对于程序疲劳实验来说，其加载次序对于寿命实验结果是有影响的，为了减少这种影响，就需要对编制的载荷程序多次重复。有的，为了减少这种影响，就需要对编制的载荷程序多次重复。有关重复次数的选择。关重复次数的选择。一般采用载荷程序重复次数一般采用载荷程序重复次数u10 102020个。个。45特点：特点：（3）随机加载试验）随机加载试验以以载荷功率谱载荷功率谱为加载依据的室内模拟试验，所加功率谱是

32、为加载依据的室内模拟试验，所加功率谱是与实际载荷情况相似的随机载荷。与实际载荷情况相似的随机载荷。程序加载试验性能介于等幅加载试验与随机加载试验之间，程序加载试验性能介于等幅加载试验与随机加载试验之间，该加载比较容易实现，应用面最广。该加载比较容易实现，应用面最广。特点：特点：模拟精确化程度高，实现该加载难度大，对试验设备要求高。模拟精确化程度高，实现该加载难度大，对试验设备要求高。463.4 加速寿命试验加速寿命试验 要准确地获得产品可靠性数据，有必要进行产品的全寿命试验要准确地获得产品可靠性数据，有必要进行产品的全寿命试验（complete life testing），估计在产品全寿命中的

33、可靠性分布规律。），估计在产品全寿命中的可靠性分布规律。这类试验往往称为耐久性试验（这类试验往往称为耐久性试验（endurance testing，durability testing）。但是，如果在正常应力水平上进行全寿命试验，则试验时间往往。但是，如果在正常应力水平上进行全寿命试验，则试验时间往往很长，而由于开发进度、成本等方面的限制，通常不允许进行这么长很长，而由于开发进度、成本等方面的限制，通常不允许进行这么长时间的可靠性试验。为了解决这个问题，出现了各种加速寿命试验时间的可靠性试验。为了解决这个问题，出现了各种加速寿命试验（accelerated life testing）方法。）方

34、法。压缩时间试验法压缩时间试验法增大应力试验法增大应力试验法471.压缩时间试验法压缩时间试验法（1）连续试验法）连续试验法有许多产品（例如汽车发动机），它们的实际使用都不是连续的，有许多产品（例如汽车发动机），它们的实际使用都不是连续的，对于这类产品，在正常应力水平下对它们进行连续的试验，就可以对于这类产品，在正常应力水平下对它们进行连续的试验，就可以缩短需要的试验时间。缩短需要的试验时间。4849（2）浓缩法）浓缩法删去较小、对疲劳损伤贡献不大的小信号段。删去较小、对疲劳损伤贡献不大的小信号段。50在试件上施加的环境应力水平比在正常使用中所预期碰到的在试件上施加的环境应力水平比在正常使用中

35、所预期碰到的更大，通过这种方法来缩短试验时间。更大，通过这种方法来缩短试验时间。2.增大应力试验法增大应力试验法513.5 可靠性抽样试验可靠性抽样试验 所谓抽样试验，就是从整批产品中抽出一部分作为样本进行试验，所谓抽样试验，就是从整批产品中抽出一部分作为样本进行试验，并根据样本的试验结果判断该批产品的可靠性是否合格的并根据样本的试验结果判断该批产品的可靠性是否合格的一种试验。一种试验。定义：定义：525354553.可靠性抽样试验的方案设计可靠性抽样试验的方案设计（1）按产品合格判定规则进行分类的抽样试验方案）按产品合格判定规则进行分类的抽样试验方案565758（2）按抽样程序进行分类的抽样

36、试验方案）按抽样程序进行分类的抽样试验方案1）一次抽样试验）一次抽样试验592）二次抽样试验）二次抽样试验二次抽样试验确定了二次抽样试验确定了一个相互配套的抽样一个相互配套的抽样试验方案，按这组抽试验方案，按这组抽样试验方案进行试验，样试验方案进行试验，最多只要二次就可以最多只要二次就可以判定试验批是否合格。判定试验批是否合格。其试验框图见图：其试验框图见图：Re1Ac1d1Re1603）多次抽样试验）多次抽样试验4）序贯抽样试验）序贯抽样试验613.计数抽样试验的基本原理计数抽样试验的基本原理（1）接收概率）接收概率如何求接受概率？如何求接受概率？L(P)=p(0)+p(1)+p(d=c)=

37、c确定的抽样试验方案中的产品合格判断数确定的抽样试验方案中的产品合格判断数6263（2）抽样试验特性曲线）抽样试验特性曲线抽样试验抽样试验特性曲线特性曲线646566676869（3）抽样试验中的两种错误）抽样试验中的两种错误7071与抽样试验方案有关与抽样试验方案有关72（4）接收标准和拒收标准）接收标准和拒收标准1）733.6 概率纸及其应用概率纸及其应用 利用概率纸，可根据样本对总体分布的类型进行检验，对分布参数进行估计，以及进行其他简便快速的统计推断。1.概率纸的定义与用途概率纸的定义与用途一类依特定的概率分布而制作的坐标纸。对于每个连续的分布函数，都可以设计一种坐标纸，使该分布函数在

38、其上的图形呈一条直线。因此，概率纸常依概率分布来命名，例如正态概率纸、对数正态概率纸，威布尔概率纸和指数概率纸等。用途：用途：即确定可靠性相关随机变量的分布规律！74（1）正态）正态 概率纸概率纸在工程上经常应用正态概率纸来检验一组随机数是否来自于在工程上经常应用正态概率纸来检验一组随机数是否来自于正态分布的母体。正态概率纸在可靠性工程中得到了比较广正态分布的母体。正态概率纸在可靠性工程中得到了比较广泛的应用。下图示出一种正态概率纸，其横坐标轴有均匀刻泛的应用。下图示出一种正态概率纸，其横坐标轴有均匀刻度，代表随机变量的观察值度，代表随机变量的观察值x，纵坐标的刻度是不均匀的，代，纵坐标的刻度

39、是不均匀的，代表分布函数表分布函数F（x）的值，也就是概率）的值，也就是概率P（Xx）。）。正态正态概率纸概率纸2.概率纸的制作原理概率纸的制作原理75正态概率纸的制作原理：设正态概率纸的制作原理：设XN（u，2），则），则Z(X)/)/N（0，1）。在）。在XOZ平面，平面，Z与与X呈直线关系，且呈直线关系，且Z轴与轴与X轴均轴均具有均匀刻度，见下图具有均匀刻度，见下图但是，对每个但是，对每个Z，都有一个相应的分布函数，都有一个相应的分布函数（Z）（查标准正态表，）（查标准正态表，确定确定（Z）。在下图，如果在）。在下图，如果在Z的各个刻度上标上的各个刻度上标上（Z）值，）值，便得到了如图所

40、示正态概率纸。而且便得到了如图所示正态概率纸。而且F（X）=（Z）。）。76（2）对数正态）对数正态 概率纸概率纸 设设t服从对数正态分布，即服从对数正态分布，即tLN（u，2），），从而从而lnt N（u，2）.则则 y=（lnt u)/N(0,1)下图示出一种对数正态概率纸。与正态概率纸的不同之下图示出一种对数正态概率纸。与正态概率纸的不同之处只是其横坐标是对数坐标，横坐标轴的刻度不再是均处只是其横坐标是对数坐标，横坐标轴的刻度不再是均匀的。匀的。令令x=lnt,a=1/,b=-u/则线性化为：则线性化为：y=ax+b7778（3）指数）指数 概率纸概率纸F（t）=1 e-t1 F(t)=

41、e-t 令令 y=,x=t则线性化为：则线性化为：y=x79指数概率纸指数概率纸80（4）威布尔）威布尔 概率纸概率纸威布尔概率纸是基于两参数威布尔分布制作的，两参数威布尔分威布尔概率纸是基于两参数威布尔分布制作的，两参数威布尔分布函数布函数F（t）为）为81令：令：则上式为：则上式为：82在在x-y平面上，平面上，y与与x成直线关系，形状参数成直线关系，形状参数b是斜率；形状参数是斜率；形状参数b和尺度参数和尺度参数T共同决定截距。共同决定截距。在在y轴上只标出与轴上只标出与y相对应的相对应的F（t），而在），而在x轴上只标出与轴上只标出与x相对应相对应的的t，便得到了威布尔概率纸，如图所示

42、。所以，服从威布尔分布，便得到了威布尔概率纸，如图所示。所以，服从威布尔分布的随机数据点在威布尔概率纸上必将在一条直线上。的随机数据点在威布尔概率纸上必将在一条直线上。威布尔威布尔概率纸概率纸威布尔威布尔概率纸概率纸坐标变坐标变换换83四种分布函数的线性变换见下表：四种分布函数的线性变换见下表：843.图分析法的过程（概率纸的使用）图分析法的过程（概率纸的使用）下面通过实例说明运用概率纸检验随机变量概率分布的过程。下面通过实例说明运用概率纸检验随机变量概率分布的过程。例例.对某种弹簧抽取对某种弹簧抽取8件试样，在同一应力水平下进行疲劳试件试样，在同一应力水平下进行疲劳试 验，得到样本的疲劳寿命

43、如下：验，得到样本的疲劳寿命如下：245h，325h，320h，370h，190h，400h，300h，265h。要求用概率纸检验弹簧的寿命是。要求用概率纸检验弹簧的寿命是 否服从正态分布并确定该分布模型。否服从正态分布并确定该分布模型。解解：根据上述已知的试验数据，其检验步骤如下：根据上述已知的试验数据，其检验步骤如下：（1）将上述测得的数据按大小次序排列于表中。）将上述测得的数据按大小次序排列于表中。85（2）估计累积失效概率）估计累积失效概率F(xi)理论证明，无论母体为何种分布，其累积失效概率可用以理论证明，无论母体为何种分布，其累积失效概率可用以下简便公式估计下简便公式估计:式中式中

44、 i观测值由小到大排列的次序号；观测值由小到大排列的次序号；n样本容量，即试件数；样本容量，即试件数；c 调节值。调节值。根据根据c值的取值不同，经常出现的求累积失效概率值的取值不同，经常出现的求累积失效概率F(xi)估估计值的公式有：计值的公式有：86当当c=0时，有时，有当当c=0.3时，有时，有中位秩表中位秩表8788（3）描点）描点将上表中的疲劳寿命将上表中的疲劳寿命xi对应的中位秩，即累积失效概率估算对应的中位秩，即累积失效概率估算F（xi）依次描点到正态概率纸上，如图所示。）依次描点到正态概率纸上，如图所示。89（4）分析判断）分析判断将概率纸上的点连起来判断是否近似为直线，若不是

45、，总体将概率纸上的点连起来判断是否近似为直线，若不是，总体（样本）就不服从该类型概率纸的分布，若是，则服从该类（样本）就不服从该类型概率纸的分布，若是，则服从该类型概率纸的分布。型概率纸的分布。（5）回归直线的拟合）回归直线的拟合概率纸上描出的散点可以拟合成许多条直线，如何确定出最概率纸上描出的散点可以拟合成许多条直线，如何确定出最佳的拟合直线（即直线在整体上最逼近各散列点。该最佳拟佳的拟合直线（即直线在整体上最逼近各散列点。该最佳拟合直线又称为合直线又称为回归直线回归直线）采用最小二乘法：采用最小二乘法：在上图中，各点可以拟合成直线在上图中，各点可以拟合成直线AB，则可以认为该弹簧寿命，则可

46、以认为该弹簧寿命的概率分布服从于正态分布。的概率分布服从于正态分布。90令直线方程为：令直线方程为：y=ax+b所描得每一点的偏差为：所描得每一点的偏差为：ei=F(xi)yi所有试验观察值（散点）偏差的平方和为：所有试验观察值（散点）偏差的平方和为：91由由最小最小得得求得求得a,b92（6）取点计算分布函数参数）取点计算分布函数参数93（7）回归直线的相关检验）回归直线的相关检验即拟合直线的线性度判断即拟合直线的线性度判断为了判断试验观测值所表示的变量（为了判断试验观测值所表示的变量（xF（x）之间是否存）之间是否存在着线性关系，即检验所拟合的回归线是否能代表实际情况；在着线性关系，即检验

47、所拟合的回归线是否能代表实际情况；或者判断不同概率纸上均近似拟合为直线的情况下，哪一种或者判断不同概率纸上均近似拟合为直线的情况下，哪一种概率纸上的拟合直线线性度更高，引进一相关系数概率纸上的拟合直线线性度更高，引进一相关系数，来衡，来衡量变量之间相互关系的密切程度，这种方法称为回归线的相量变量之间相互关系的密切程度，这种方法称为回归线的相关检验。关检验。相关系数相关系数的计算公式如下：的计算公式如下：94推论推论1：如果：如果 起码值起码值（查表获得），则可以认为（查表获得），则可以认为x与与 F(x)之间存在着线性关系；之间存在着线性关系；推论推论2：如果：如果概率纸概率纸1 概率纸概率纸2，则可以认为概率纸，则可以认为概率纸1中中 的散点线性度比概率纸的散点线性度比概率纸2中的散点线性度高，随中的散点线性度高，随 变量变量x更倾向于服从概率纸更倾向于服从概率纸1的分布；的分布；95