可靠性工程

可靠性工程

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作者：金偉婭、張康達 編著

出版日期：2005年5月 書號：7-5025-6758-5

開本：16 裝幀：0 版次：1版1次 頁數：256頁

本書根據盡量滿足工程實際需要的原則，既系統地闡述了可靠性工程學的基本理論和方法，又結合工程實際提供了相關的資料和案例。內容包括有：可靠性主要指標與分佈；系統可靠性；機械強度可靠性設計；典型機械零部件可靠性設計；概率有限元；故障模式影響分析與故障樹分析；可靠性試驗等。

本書可作為過程裝備與控制工程及其相近專業的本科和研究生教學的教材，也可作為從事過程裝備等機械產品設計、製造、試驗、使用及管理的工程技術人員參考書。

1緒論1

1.1可靠性工程的發展1

1.2可靠性的重要意義2

1.3可靠性的研究內容和範圍3

1.3.1可靠性數學3

1.3.2可靠性物理3

1.3.3可靠性工程4

2可靠性指標和概率分佈5

2.1可靠性指標5

2.1.1故障概率密度函數和故障分佈函數5

2.1.2可靠度6

2.1.3故障率7

2.1.4平均壽命9

2.1.5可靠壽命、中位壽命和特徵壽命11

2.1.6壽命方差和壽命均方差11

2.1.7維修性的特徵量12

2.1.8有效性特徵量13

2.1.9工時15

2.1.10系統有效性15

2.1.11重要度16

2.1.12經濟性指標16

2.1.13與人為差錯有關的可靠性指標16

2.2可靠性中常用的概率分佈17

2.2.1離散型隨機變數的幾種常見分佈17

2.2.2連續型隨機變數的幾種常見分佈22

3系統的可靠性分析32

3.1系統的組成和功能邏輯框圖32

3.1.1系統的組成32

3.1.2系統可靠性框圖32

3.1.3系統類型33

3.2不可修復系統的可靠性分析33

3.2.1串聯繫統33

3.2.2並聯繫統35

3.2.3混聯繫統37

3.2.4表決系統39

3.2.5旁聯繫統41

3.2.6橋聯繫統43

3.3可靠性分配44

3.3.1等分配法45

3.3.2再分配法46

3.3.3系統失效率預計值法47

3.3.4AGREE分配法48

3.3.5成本最小分配法50

3.4可修復系統的可靠性分析51

3.4.1馬爾柯夫過程51

3.4.2串聯可修復系統54

3.4.3並聯可修復系統57

3.4.4表決可修復系統59

3.4.5旁聯可修復系統60

3.4.6系統預防維修間隔期的確定63

4機械可靠性設計原理67

4.1概述67

4.1.1機械可靠性設計的特點67

4.1.2機械可靠性設計的主要內容和方法67

4.1.3可靠性設計的統計基礎68

4.2應力強度模型計算可靠度的方法69

4.2.1應力強度分佈干涉理論69

4.2.2已知應力和強度均為正態分佈時的可靠度計算72

4.2.3應力和強度均為對數正態分佈時的可靠度計算74

4.2.4應力和強度均為指數分佈時的可靠度計算75

4.2.5應力為指數（正態）分佈而強度為正態（指數）分佈時的可靠度計算75

4.2.6應力和強度都為威布爾分佈時的可靠度計算77

4.3可靠度的近似計算77

4.3.1可靠安全係數計演演算法78

4.3.2隨機變數的均值和標準差的近似計算79

4.4可靠性設計所需的數據和資料81

4.4.1載荷的統計分析81

4.4.2幾何尺寸的統計分析83

4.4.3材料力學性能的統計分析84

4.5機械靜強度可靠性設計90

4.5.1受拉伸載荷零件的可靠性設計90

4.5.2轉軸的靜強度可靠性設計94

4.5.3壓桿臨界載荷的可靠度設計95

4.6機械疲勞強度的可靠性設計96

4.6.1疲勞強度的修正97

4.6.2SN曲線和PSN曲線100

4.6.3疲勞極限線圖102

5典型機械零部件可靠性設計109

5.1螺栓聯接的可靠性設計110

5.1.1受軸向靜拉伸載荷螺栓聯接的可靠性設計110

5.1.2受軸向變載荷緊螺栓聯接的可靠性設計119

5.1.3靜載荷受剪螺栓聯接的可靠性設計121

5.1.4變載荷抗剪螺栓聯接的可靠性設計122

5.1.5提高螺栓強度和可靠度的措施122

5.2圓柱螺旋彈簧的可靠性設計124

5.3機構運動的可靠性分析130

5.3.1概述130

5.3.2機構運動可靠性基本模型及計算方法131

5.3.3曲柄連桿機構運動的可靠性模型136

5.4機械磨損零件的可靠性設計144

5.4.1磨損壽命線圖144

5.4.2給定工作壽命時零件耐磨性的可靠度計算146

5.4.3給定可靠度的零件耐磨壽命的計算147

5.5帶缺陷結構斷裂的可靠性分析148

5.5.1帶缺陷結構斷裂分析基本原理149

5.5.2斷裂分析圖的概率分析150

5.5.3分安全係數法151

6有限元法在可靠性分析中的應用154

6.1概述154

6.2概率有限元的基本原理155

6.2.1基本方程的建立155

6.2.2以確定有限元程序為基礎的概率有限元的求解流程156

6.2.3蒙特卡洛(MonteCarlo)法156

6.2.4響應面法求解簡介158

6.3採用ANSYS分析軟體的可靠性分析方法161

6.3.1生成分析文件階段162

6.3.2可靠性分析階段162

6.3.3可靠性結果輸出階段162

6.4結構可靠性分析實例163

6.4.1受均布載荷的矩形截面梁的可靠性分析163

6.4.2帶接管內壓容器的可靠性分析167

7故障模式、影響分析（FMEA）和故障樹分析（FTA）177

7.1故障模式與影響分析177

7.1.1FMEA的基本原理177

7.1.2FMEA的實施步驟179

7.1.3危害度分析180

7.2故障樹分析182

7.2.1故障樹基本術語及符號182

7.2.2建造故障樹183

7.2.3故障樹的結構函數187

7.2.4故障樹的最小割集計演演算法189

7.2.5用最小割集和最小路集表示的結構函數192

7.2.6失效概率的計算194

7.3FMECA與FTA綜合分析方法196

8可靠性試驗199

8.1概述199

8.1.1可靠性試驗的目的199

8.1.2可靠性試驗的分類200

8.1.3可靠性試驗中應注意的問題201

8.1.4環境應力篩選試驗202

8.1.5可靠性增長試驗203

8.1.6加速壽命試驗208

8.2可靠性試驗的參數估計210

8.2.1分佈參數的估計值210

8.2.2分佈參數的區間估計218

8.3可靠性抽樣試驗224

8.3.1抽樣試驗的種類和特點224

8.3.2抽樣檢驗的一般原理225

8.3.3故障率（或平均壽命）抽樣試驗方法230

8.3.4一次抽樣試驗方案的決定231

附錄1二項分佈表239

附錄2泊松分佈表240

附錄3標準正態分佈表241

附錄4Γ分佈表244

附錄5χ2分佈表245

附錄6F分佈表246

參考文獻248