第十二章 可靠性概述 质量相关管理与可靠性罗国勋课件.pptVIP

第十二章 可靠性概述 第一节 可靠性的概念 第二节 可靠性特征量 第三节 可靠性常用分布 第一节 可靠性的概念 一、可靠性学科的发展历史 二、可靠性的定义 三、可靠性研究的内容 四、可靠性研究的作用及意义 一、可靠性学科的发展历史 1.可靠性问题的提出 始于20世纪30-40年代 ,当时飞机、舰艇等武器装备，常因电子设备发生故障失去了应有的战斗能力，而贻 误战机。人们开始注意这些“意外”事故并研究其发生的规律，这就是可靠性问题的提出。 2.可靠性学科的形成 可靠性工程技术发展形成大约是在20世纪50－60年代，这一个时期，大体上确定了可靠性研究的理论基础及研究方向。 3.可靠性学科的发展与推广 20 世纪70年代以来，可靠性理论研究已从数理基础发展到失效机理的研究；形成了可靠性试验方法及数据处理方法；重视机械系统的研究；重视维修性研究；建立了可靠性管理机构；颁布了一批可靠性标准。可靠性教育更加普及，并开始培养硕士研究生和博士研究生等高层次可靠性人才。 二、可靠性的定义 （一）狭义定义 产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 （二）广义可靠性 产品在规定条件下，在整个寿命周期内完成规定功能的可能性。 三、可靠性研究的内容 1.可靠性数学 2.可靠性物理 3.可靠性工程 一、可靠性的概率度量 （一）可靠度 （二）故障分布密度函数 （三）经验故障密度函数直方图 （四）f(t)、R(t)及F(t)之间的关系 （一）可靠度 假定产品规定的时间为t，随机变量X的分布函数为： F(t)=P{X≤t},t≥0 F(t)是产品失效的概率函数，称为故障分布函数，也称故障概率。 产品在规定时间t内不发生故障的概率为： P{X＞t}=1-F(t)=F (t) 通常称其为无故障概率，或称可靠度函数，简称可靠度，记为R(t)，即R(t)=1-F(t)= (t) 可靠度和故障分布函数之和恒等于1 R(t)＋F(t)≡ 1 （一）可靠度 可靠度R(t)与故障分布函数F(t)具有以下性质： 1、R(0)=1, F(0)＝0，这表示产品在开始时处于良好的状态； 2、R(t)是非负的递减函数，F(t) 是非负的递增函数，说明随着时间的增加产品发生故障或失效的可能性增大，可靠度变小； 3、R(∞)＝0，F(∞)＝1这表示只要时间充分长，产品终究都会失效； 4、0≤R(t)≤1，0≤F(t)≤1,即可靠度和 故障分布函数之值介于0和1之间。 可靠度R(t)、故障分布函数 F(t)与时间t的关系 F(t) t F(t) R(t) 0 图12-2-1 F(t)、R(t)与t的关系 （二）故障分布密度函数 时刻t后单位时间发生故障的概率，并称其为故障分布密度函数 如果已知故障数据，且产品数N相当大，则可求出每个时间间隔Δt内的故障数Δr(t)，从而得到平均经验故障密度 （三）经验故障密度函数直方图 为了研究产品失效的规律，常常需要分析故障数据的分布，绘制经验故障密度的直方图 ，步骤如下： （1）将数据从小到大的顺序排序 （2）估计组数 （3）计算组的区间长度 （4）计算各区间的故障数 （5）计算各组的经验故障密度 （6）画出直方图 详见[例12.2.3] （四）f(t)、R(t)及F(t)之间的关系 R(t) F(t) f(t) 0 t f(t) 图12-2-5 f(t)与R(t)、F(t)的关系 二、失效率 （一）失效率函数 （二）失效率函数与可靠度的关系 （三）失效率函数曲线 （四）失效率的基本形式 （一）失效率函数 失效率是产品正常工作t时刻后，单位时间失效的概率 失效率通常的单位是：“10-3/h”、“10-5/h”。 [例12.2.5] 假设产品寿命服从指数分布，试求其失效率。 [解] 产品寿命的分布函数为 其可靠度函数为 由式（12-2-19），其失效率为 寿命为指数分布的产品其失效率与时间无关，说明指数分布具有无记忆性，或称为无后效性。 （二）失效率函数与可靠度的关系 因为 所以 于是有 （三）失效率函数曲线 耗损失效期 偶然失效期 使用寿命 早期失效期 规定的失效率 时间t λ(t) 图12-2-6 失效率曲线