可靠性设计基础
可靠性设计基础--理解可靠性
可靠性设计基础--理解可靠性一、理解与可靠性定义我们总是会说：某某公司的东西“好用”；某某公司的产品“质量好”；我也会经常抱怨某某系统“不稳定”；某某公司的产品“不可靠”；某产品或者部件“容易坏”；某某品牌的东西“保养麻烦”。
这些问题用户或者管理人员一般都会把他们简单归集为“质量问题”、“可靠性问题”或者“隐含需求”。
但是严格追溯起来，这些问题其实往往属于好几个不同类型的问题。
技术人员有必须先科学的对问题分类，才能在问题发生的阶段去专题解决问题。
与可靠性相关的概念有以下几个：01可靠性可靠性只指产品在规定条件下和规定时间区间内完成功能的能力。
这是国家标准中给出的定义。
标准的作用是用来衡量一个产品的好坏。
那么怎么如何评价一个产品可靠性的好坏呢？这就需要对这个定义进行度量。
一般来说“规定条件下”是恒定不变且长期保持的，是不具备度量条件的。
首先一个产品的“功能”基本完整才可能被视为可用的产品，也不具备度量条件。
因此可度量的就只剩下“时间”和“能力“。
而能力是个很宽泛的概念，比较通行的度量的能力的办法就是”概率“。
因此这个定义可以近似等效为：“在固定条件下和规定时间区间内保持功能完好的概率”或者”在固定条件下所有产品平均保持功能完好所持续的时间（失效概率为50%）“。
这就引出了衡量可靠性的两个参数：失效概率“和”平均无故障时间“。
且这两个参数是互为相反数。
值得注意的是，如果“规定条件”发生变化，是允许可靠性下降的，但下降的趋势也是可靠性设计的需要关注指标。
本文主要讲可靠性，这些概念后面还会被多次用到。
02可用性我们经常会听到客户抱怨你的设备不稳定、不好用、不方便等等。
用户最终会抱怨是设备不可靠，不稳定。
其实准确的说这些都是可用性问题。
可用性的定义是：在要求的外部资源得到保证的前提下，产品在规定的条件下和规定的时刻或时间区间内处于可执行规定功能状态的能力。
它是产品可靠性、维修性和维修保障性的综合反映。
因此可用性是包含了可靠性的。
机械可靠性设计-基础
6 可靠性设计6.1概述可靠性是衡量产品质量的一个重要指标。
可靠性设计是一种很重要的现代设计方法。
目前，这一设计方法已在现代机、电产品设计中得到愈来愈广泛的应用，它对提高产品的设计水平和质量，降低成本，保证产品的可信性、安全性起着极其重要的作用。
长期以来，一切讲究产品信誉的厂家，为了争取顾客都在追求其产品具有好的可靠性。
因为只有那些可靠性好的产品，才能长期发挥其使用性能而受到用户的欢迎。
不仅如此，有些产品如汽车、轮船iiE机，如果其关键零部件不可靠，不仅会给用户带来不便，耽误时间、推迟日程，造成经济损失，甚至还可能直接危及使用者的生命安全。
美国“挑战者”号航天飞机、前苏联切尔诺贝利核电站等发生的大的可靠性事故所引起的严重后果，都足以说明产品的可靠性差会引起一系列严重问题，甚至会危及国家的荣誉和安全。
1957年苏联第一颗人造卫星升天，1969年美国阿波罗Ⅱ号宇宙飞船载人登月等可靠性技术成功的典范，不仅为其国家带来荣耀，而且说明了高科技的发展要以可靠性技术为基础，科学技术的发展又要求高的可靠性。
早期，人们对“可靠性”这一概念的理解仅仅从定性方面，而没有数值量度。
但为了更好地表达可靠性的准确台义，不能只从定性方面来评价它，而应有定量的尺度来衡量它。
6.1.1可靠性科学的发展可靠性设计是可靠性学科的一个重要分支，而对可靠性学科的系统研究则始于1952年。
二战期间雷达系统已发展很快，而通讯设备、航空设备、水声设备中的电子元件却屡出故障，因此美国开始研究电子元件和系统的可靠性问题。
为此，美国国防部研究与发展局于1952年成立了“电子设备可靠性顾问团咨询组”( Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment，AGREE)，其下设9个任务小组，对电子产品的设计、试制、生产、试验、储存、运输、使用等各个方面的可靠性问题，作了全面的调查研究，并于1957年提出了“电子设备可靠性报告”，即AGREE报告。
2022可靠性设计基础试卷-机械3组-完整答案版
2022可靠性设计基础试卷-机械3组-完整答案版可靠性设计基础试卷(研究生)考试时间：2022年1某月某某日学院：姓名：班级：成绩学号：题目分数一二三四五六一、单项选择题（每题2分，共30分）1．设有一可修复的电子产品工作1200h，累计发生4次故障，则该产品的MTBF约为（）A．250hB．200hC．300hD．240h答案选择C，用1200除以4得到。
PPT54页2．已把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定义为产品的（）A.可靠度B．不可靠度C．故障密度函数D．故障率答案A(PPT33页可靠性指标）3．设下列哪种系统可靠性模型属于非贮备模型？（）A.串联模型B．并联模型C．混联模型D．n中取r模型2.3系统可靠性分析——2.3.1系统可靠性模型PPT94页4．以下自动电烤箱故障中哪个与其他三个不属于同一故障模式？()A.控温器触电熔接B.控温器触点烧坏C.电源线内部断开D.控温器触点接触不良答案：CPPT241页5．下列不是常用的可靠性增长模型的是（）答案：DPPT524页6．下列失效率曲线中哪个符合机械设备损耗的规律：（）A.B.C.D.答案：CPPT356页7．在维修性通过（）来提高产品的可用性。
（A.延长产品工作时间B．缩短维修停机时间C．提高故障修理质量D．降低产品维修成本答案：B。
PPT第878页。
8．下列四项中，哪个不属于可靠性的细致预估？（A．数学模型法B．上、下线法C．回归模型法D．仿真法答案：C（PPT2.3.3章节可靠性预计（预估）9．故障树分析的英文简称是：（A.FFTMB.FTAC.FATD.MTFB答案：BPPT281页10.产品可靠性环境适应性的实验方法不包含下列哪一项（A.现场使用试验B.天然暴露试验C.人为破坏试验D.人工模拟试验答案：C详细见PPT8-3的环境适应性试验11．以下那一项不属于系统可靠性的定性特点：（A.与规定的条件密切相关B.与规定的时间密切相关C.与规定的功能密切相关D.可靠性定量表示的随机性解释：D选项是系统可靠性的定量特点，依据ppt上第127页可靠性的特点判断。
结构可靠性设计基础结构可靠性理论的基本概念
第三章 结构可靠性理论的基本概念
主要内容：
3.1 结构可靠度的定义 3.2 结构的失效概率 3.3 结构可靠指标 3.4 可靠指标的几何意义 3.5 可靠指标与安全系数的关系 3.6 可靠指标与分项系数的关系
第3章 结构可靠度理论的基本概念
3.1 结构可靠度的定义
3.1 结构可靠度的定义
3.1.1 结构的可靠性
结构在规定的时间，在规定的条件，完成预定功能的 能力。结构的可靠性，包括结构的安全性、适用性和耐久 性。
1. 规定时间
设计使用年限 - 设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预期
目的使用的时期。
- 即房屋结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常 维护下所应达到的使用年限，如达不到这个年限则意 味着在设计、施工、使用与维修的某一环节上出现了 非正常情况，应查找原因。
问题：设计基准期是否等于设计使用期？
3.1 结构可靠度的定义
2. 规定条件
– 正常设计 – 正常施工 – 正常使用
不考虑人为错误
3. 预定功能 – 极限承载能力要求 能承受正常施工和使用期间可能出现的各种作用。
– 结构适用性要求 在正常使用时具有良好的工作性能；
– 结构的耐久性要求 在正常维护下具有足够的耐久性。
– 结构整体承载能力要求
遭受及其偶然的作用时，能保持必要的整体稳定性偶然作 用如地震、龙卷风、爆炸（煤气或恐怖袭击）、火灾等
3.1 结构可靠度的定义
3.1.2 极限状态、极限状态方程
“极限状态”定义 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态(达到极限
承载力；失稳；变形、裂缝宽度超过某一规定限制等)就不 能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能 的极限状态。
系统可靠性设计基础知识(Ⅱ)
系统可靠性设计基础知识在现代科技发展日新月异的时代，系统可靠性设计成为了各行各业重要的一环。
无论是航空航天、电子通讯、汽车工业还是医疗设备，都需要考虑系统的可靠性设计。
那么，什么是系统可靠性设计？它又包括哪些基础知识呢？系统可靠性设计的概念首先，我们来了解一下系统可靠性设计的概念。
系统可靠性设计是指在设计阶段就考虑到系统的稳定性和可靠性，通过合理的设计和工艺选择，减少系统故障和失效，确保系统在规定的条件下能够正常运行。
这意味着在系统设计的早期阶段就要考虑到可靠性设计，而不是在出现问题后再进行修复。
基本原则系统可靠性设计的基本原则包括：合理性、全面性和先进性。
合理性是指设计必须符合实际情况，不能过分追求完美而导致成本过高。
全面性是指在设计考虑的范围内，需要考虑到各种可能的故障原因和解决方案。
先进性是指设计需要应用最新的科学技术和管理方法，以保证系统性能的稳定和可靠。
系统可靠性设计的关键因素系统可靠性设计的关键因素包括：环境因素、材料选择、工艺流程和可靠性测试。
环境因素是指系统所处的环境条件，包括温度、湿度、辐射等。
这些环境因素对系统的稳定性和可靠性有着直接的影响，因此在设计时需要考虑到这些因素，选择适合环境条件的材料和工艺。
材料选择是系统可靠性设计中非常重要的一环。
不同的材料有着不同的物理和化学特性，对系统的可靠性有着直接的影响。
因此，在设计时需要选择合适的材料，以确保系统在各种环境条件下都能够正常运行。
工艺流程是指系统的制造和装配过程。
这一过程需要严格控制，以确保系统的每个部件都能够按照设计要求进行制造和装配。
只有这样，系统才能够保证稳定可靠。
可靠性测试是系统可靠性设计中非常重要的一环。
通过对系统进行各种可靠性测试，可以了解系统在不同环境条件下的稳定性和可靠性。
只有通过可靠性测试，才能够保证系统的可靠性设计达到预期的效果。
总结综上所述，系统可靠性设计是现代科技发展中不可或缺的一环。
通过合理的设计和工艺选择，可以确保系统在各种环境条件下都能够稳定可靠地运行。
硬件设计可靠性基础
1、电路设计影响单片机测控系统可靠性的因素，有45％来自系统设计。
为了保证测控系统的可靠性，在对电路设计时，应进行最坏情况的设计。
各种电子元件的特性不可能是一个恒定值，总是在其标注值的上下有一个变化的范围。
同时，电源电压也有一个波动范围，最坏的设计（指工作环境最坏情况下）方法是考虑所有元件的公差，并取其最不利的数值。
核算电路的每一个规定的特性。
如果这一组参数值都能保证正常工作，那么在公差范围内的其它所有元件值都能使电路可靠地工作。
在设计应用系统电路时，还要根据元件的失效率特征及其使用场所采取相应措施：在元件级，对那些容易产生短路的部件，以串联方式复制；对那些容易产生断路的部件，以并联方式复制，并在这些部分设置报警和保护装置。
2、元器件选择（1）型号与公差在确定元件参数之后，还要确定元器件的型号，这主要取决于电路所允许的公差范围。
对于电容器，如果用于常温环境中，一般的电解电容就可以满足要求，对于电容公差要求较高的电路系统，则电解电容就不宜选用。
（2）降额使用元件的失效率随工作电压成倍的增加。
因此，系统供电电源的容量就大于负载的最大值，元器件的额定工作条件是多方面的，如电流电压频率、功率、机械强度以及环境温度等。
所说的降额使用，就是要降低以上这些参数，在电路设计中，首先考虑的是降低它的功效。
选用电容器时要降低它的工作电压，使用电压一般小于额定电压的60％。
选用二级管以及可控硅时，应使其工作电流低于额定电流，对于晶体管、稳压管等应考虑工作时的耗散功率。
集成电路的降额使用同样是从电气参数及环境因素上来考虑。
在电气上要降低功耗，对CMOS芯片和线性集成电路在满足输出要求的前提下，应降低电源电压或减少下级负载。
而TTL电路对电源电压要求比较严，这时应注意它们的带负载能力，民用元器件的温度使用范围较窄，如果用于工业控制中，在整体设计时应降额使用。
3、结构设计结构可靠性设计是硬件可靠性设计的最后阶段，结构设计时首先应注意元器件及设备的安装方式；其次是控制系统工作的环境条件，如通风、除湿、防尘等。
第3章 结构可靠性设计理论基础
可见，是lnR和lnS的表达式。 根据概率论原理可以换算成R,S的统 计参数：
2 ln R ln 1 VR2
lnR＝ln R ln 1 V lnS＝ln S ln 1 V
2 R
1
2
2 ln S
ln V 1
2 S
2 S
1
2
所以得到：
如第一章所述，结构达到极限状态 的概率超过某一允许值，结构就失效。 所以极限状态是衡量结构是否失效的标 志，而极限状态可用极限状态方程来表 示：
Z＝g(X1,X2,…,Xn)=0
Z＝g(R，S)=R－S＝0 当Z>0,结构处于可靠状态，当Z<0,结构处 于失效状态，当Z＝0,结构恰处于极限状态。
从下图中可以清楚地看出，斜 线表示极限状态，即R=S；若点Z1 位于该线上面，即R1<S1，表示结构 失效；若点Z2位于该线下面，即 R2>S2，表示结构可靠。 Safe Region
Failure Region Limit State Surface (Failure Surface)
下面推导失效概率Pf和可靠概率Ps的 公式：
设fR,S(r,s)为随机变量(R,S)的联 合概率密度函数，FR,S(r,s)为相应的联 合概率分布函数， FR(x), FS(x), fS(x), fS(x)分别为边缘分布函数和边 缘概率密度函数。R,S统计独立。 则结构失效概率Pf应为(如图示)
1 FS x f R x dx
所以，有
Pf FR x f S x dx
1 FS x f R x dx
按相同原则，可求得可靠概率为
可靠性设计的基本概念与方法
可靠性设计的基本概念与方法可靠性设计是指在产品或系统设计过程中，考虑到产品或系统应能在一定的使用条件下，保持其预定功能和性能的能力。
它是一个涉及到多学科、多技术领域的综合性问题，需要从不同的角度对产品或系统进行分析、预测、评估和优化。
本文将介绍可靠性设计的基本概念与方法。
1.设计寿命：指产品或系统能够正常运行的时间或使用次数。
设计寿命往往由产品或系统的技术特性、设计目标和用户需求确定。
2.可用性：指产品或系统能够按照用户要求或设计要求正常进行工作的能力。
可用性是评估产品或系统可靠性的重要指标之一3.故障：指产品或系统在正常使用中出现的不符合设计要求的状态或行为。
故障可以分为临时性故障和永久性故障。
4.故障率：指产品或系统在单位时间内发生故障的次数。
故障率是评估产品或系统可靠性的重要指标之一5.容错性：指产品或系统对故障的检测、恢复和修复的能力。
容错性是提高产品或系统可靠性的重要手段之一1.可靠性分析：通过分析产品或系统的结构、功能、使用条件等因素，预测和评估产品或系统的故障率、故障模式和故障原因。
常用的可靠性分析方法包括故障模式与影响分析（FMEA）、故障树分析（FTA）等。
2. 可靠性建模：通过建立产品或系统的数学模型，分析和优化产品或系统的可靠性。
常用的可靠性建模方法包括可靠性块图、Markov模型、Petri网模型等。
3.设计优化：通过分析和评估不同设计方案的可靠性性能，选择和优化最佳设计方案。
常用的设计优化方法包括设计结构优化、参数优化等。
4.可靠性测试：通过对产品或系统进行实验或实测，验证和评估产品或系统的可靠性。
常用的可靠性测试方法包括加速寿命测试、信度试验等。
5.容错技术：通过引入备件、冗余设计和故障检测、恢复和修复等措施，提高产品或系统对故障的容错性。
常用的容错技术包括冗余设计、故障检测与诊断、故障恢复与修复等。
6.可靠性维护：通过对产品或系统进行定期维护、检修和更换，延长产品或系统的使用寿命和可靠性。