可靠性基础理论
汽车维修工程课件第一章汽车可靠性理论基础ppt
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（十）有效度
是把系统可靠性和维修性特性转换为效能的一个 指标的参数。通过可用性分析，可以在系统的可靠 性和维修性参数间作出合理的权衡。
A(t) U D U
A(t)—有效度
式中 U —能工作时间；
D —不能工作时间
—所有样本发生的 i类故障数
第三类故障：一般故障 qkj 100
i —每次发生 类故障的扣分数 第四类故障：轻微故障 qkj 20
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三、系统可靠性
（一）系统可靠性的定义
系统可靠性是指工作系统在一定的使用条件下， 在要求的工作时间内，完成规定功能的能力。
系统可靠性是建立在系统中各个零件及部件间的作用 关系和这些零部件所具有的可靠性基础之上的。换言之， 系统可靠性为其组成总成（子系统）及零件可靠性的函 数。
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平均寿命： E( X )
方差寿命： d ( X ) 2
可靠寿命： 中位寿命：
TR U p
T (0.5)
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（三）对数正态分布
若随机变量T的对数值lnt服从正态分布，则该随机变 量T就服从对数正态分布。
，
图 0, 1的对数正态分布曲线
分布函数：
x1
(ln t )2
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（二）正态分布
正态分布是一种最常用的连续型分布，它可以用来描述许多自然现 象和各种物理性能，也是机械制造、科学实验及测量技术进行误差分析 的重要工具。
1．正态分布特征
正态分布的故障密度函数为
f (x) 1 exp[ 1 ( x )2 ]
2
可靠性理论基础知识
可靠性理论基础知识可靠性理论基础知识1.可靠性定义我国军用标准GIB 451A-2005《可靠性维修性保障性术语》中，可靠性定义为：产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。
“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。
“规定时间”是指产品规定了的任务时间。
“规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。
可靠性的评价可以使用概率指标或时间指标，这些指标有：可靠度、失效率、平均无故障工作时间、平均失效前时间、有效度等。
典型的失效率曲线是浴盆曲线，其分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。
早期失效期的失效率为递减形式，即新产品失效率很高，但经过磨合期，失效率会迅速下降。
偶然失效期的失效率为一个平稳值，意味着产品进入了一个稳定的使用期。
耗损失效期的失效率为递增形式，即产品进入老年期，失效率呈递增状态，产品需要更新。
1.1可靠性参数1、失效概率密度和失效分布函数失效分布函数就是寿命的分布函数，也称为不可靠度，记为)(t F 。
它是产品或系统在规定的条件下和规定的时间内失效的概率，通常表示为)()(t T P t F ≤=失效概率密度是累积失效概率对时间t 的倒数，记为f(t)。
它是产品在包含t 的单位时间内发生失效的概率，可表示为)()()('t F dtt dF t f ==。
2、可靠度可靠度是指产品或系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的概率。
可靠度是时间的函数，可靠度是可靠性的定量指标。
可靠度是时间的函数，记为)(t R 。
通常表示为?∞=-=>=t dt t f t F t T P t R )()(1)()(式中t 为规定的时间，T 表示产品寿命。
3、失效率已工作到时刻t 的产品，在时刻t 后单位时间内发生失效的概率成为该产品时刻t 的失效率函数，简称失效率，记为)(t λ。
)(1)()()()()()(''t F t F t R t F t R t f t -===λ。
系统工程之系统可靠性理论与工程实践讲义
系统工程之系统可靠性理论与工程实践讲义系统可靠性是系统工程中非常重要的一个领域，它一方面涉及到理论研究、模型建立等基础工作，另一方面也需要结合实际工程实践来验证和改进。
本讲义将介绍系统可靠性的基本理论与工程实践，并探讨如何提高系统的可靠性。
一、系统可靠性的定义与重要性1.1 系统可靠性的定义系统可靠性是指系统在给定的条件下在一段时间内满足特定要求的能力。
这个特定要求可以是正常工作的概率、失效的概率、失效后的恢复能力等。
1.2 系统可靠性的重要性系统可靠性直接影响到系统的稳定性、安全性和可用性。
一个可靠的系统能够正常工作并且能够应对可能出现的各种故障和异常情况，从而保证工程项目的顺利进行和安全性。
二、系统可靠性的理论基础2.1 可靠性的概率理论可靠性的概率理论是系统可靠性研究的基础，它将系统的可靠性问题转化为概率分布和统计计算问题。
常用的理论方法有可靠性函数、失效率函数、故障模式与失效分析等。
2.2 系统结构与可靠性分析系统结构与可靠性分析是指通过对系统结构与组成部分进行分析，计算系统的可靠性。
常用的方法有事件树分析、故障树分析、Markov模型等。
2.3 可靠性增长理论可靠性增长理论是指通过对系统进行可靠性试验和监控，根据得到的失效数据对系统进行可靠性增长预测和改进。
常用的方法有可靠性增长图、可靠性增长模型等。
三、系统可靠性的工程实践3.1 可靠性设计可靠性设计是指在系统设计阶段，通过选择可靠性较高的组件和结构，提高系统的可靠性。
常用的方法有设计可靠性评估、冗余设计、容错设计等。
3.2 可靠性测试可靠性测试是指对系统进行工作负载、压力、故障等方面的测试，以评估系统的可靠性。
常用的方法有端到端测试、负载测试、异常情况测试等。
3.3 可靠性维护与改进可靠性维护与改进是指在系统投入使用后，对系统进行设备维护、故障排除、性能改进等工作，以保持系统的可靠性和稳定性。
四、提高系统可靠性的工程实践4.1 设定合理的要求和指标在系统设计之初，需要设定合理的可靠性要求和指标。
第一章汽车可靠性理论基础PPT课件
费用等。 4. 在军事方面，在战争时期，由于汽车可靠性不够，贻误战机
。另外，维修技术跟不上也造成很大的损失。 5. 影响维修因素包括：维修（1／3）、燃料消耗（ 1／3） 、
设备（ 1／3），可见，汽车可靠性的重要性。
8
二.可靠性的评价指标及数学表示
1.可靠度与可靠度函数（R）：整车、总成或零件 在规定的使用条件下，规定的时间内完成规定功 能的概率。
表达式：Rnn r1n r
即表示有n个汽车零件，在规定的工作条件下和
规定的时间t内，有r个失效，其余 nr个还在继
续工作，那么 n r 即为这批零件工作到t时的可
精品课程
汽车维修工程
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
绪论
1.汽车维修理论主要讲五个问题：可靠性、损伤、维护、 诊断、修理。
2.课程的内容和特点
1）研究汽车在使用过程中可靠性变化及失效过程与规律
t
(t) N (( N t f N t) (t) N ft(t) f(N N N ( (tt) )ff ) t
t0 瞬时
(t)lt im oN N Nff((tt))ttl im 0N N f(tt)1N 1f(t)
N
故障概率增量： NN(ft)F(t)
12
4.故障率函数 上式可得： lt i0 m F t (t) 1 F 1 (t) f(t)1 F 1 (t)
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。
结构可靠度-可靠性的基本理论
➢ 结构安全性的度量----安全度。主要与结构是否造 成生命财产不安全的破坏与倒塌联系；
➢ 可靠性的度量----可靠度。是针对各不同极限状态 而言。
➢ 可靠性比安全性概念更广泛、更科学
1.2 问题提出 研究结构可靠性理论是结构设计的需要
1、结构可靠性的基本概念 2、结构可靠性理论的数学基础 3、结构可靠度的分析方法 4、建筑结构作用与抗力的统计分析 5、结构体系可靠度 6、模糊可靠度理论 7、结构动力可靠性理论 8、结构时变可靠性理论
1.1 结构可靠性的定义
结构可靠性：结构在规定的时间内，在规定的条 件下，完成预定功能的能力。 结构可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条 件下，完成预定功能的概率。
必要的稳定性 安全性、适用性、耐久性
可靠性 安全性 适用性 耐久性
安全性：
结构应能承受在正常施工和正常使用时可能出现 的各种作用；在偶然事件发生时和发生后应能保持整 体稳定性。
适用性： 结构在正常使用条件下应具有良好的工作性能。 耐久性： 结构在正常维护条件下应具有规定的耐久性能。
可靠性与安全性的区别
结构可靠性理论与应用
牛荻涛 2004.09
参考书
➢余安东、叶润修，建筑结构的安全性与可靠性，上海科技 文献出版社，1986 ➢赵国藩等，工程结构可靠度，水利水电出版社，1984 ➢吴世伟，结构可靠度分析.人民交通出版社 ,1990 ➢贡金鑫，工程结构可靠度计算方法，大连理工大学出版社， 2003 ➢李桂青，工程结构时变可靠度理论及其应用.科学出版社， 2001 ➢王光远，结构软设计理论，科学出版社，1998
Z 0 结构处于极限状态
Z gx x1, x2,, xn 0
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
道路网行程时间可靠性基础理论与方法研究的开题报告
道路网行程时间可靠性基础理论与方法研究的开题报告一、研究背景及意义：道路交通在城市化与经济发展中扮演着重要的角色，人们对道路交通的依赖程度日益增加。
随着城市化进程的不断推进，道路拥堵的问题也日益严重，尤其在高峰时段，交通拥堵给人们出行带来很大的不便，也对社会经济造成了极大的损失。
因此，要解决道路交通拥堵问题，提升城市交通运行效率、优化城市空间布局是现代城市交通研究的主要方向之一。
道路行程时间不稳定性是道路交通拥堵的主要原因之一。
文献表明，道路行程时间的可靠性是城市交通研究中的一个核心问题，在城市交通规划、交通控制、出行决策等方面具有重要的理论意义和实际应用价值。
随着城市交通数据的不断积累，通行时间、速度、行程时间等交通指标的提取与分析，成为了城市交通研究的重要标志和技术手段。
本研究旨在基于道路交通数据，探讨道路行程时间可靠性的基础理论与方法，对城市交通优化提出相关建议和指导，为研究交通拥堵问题提供新思路和方法。
二、研究内容：1.通过文献调研，总结道路行程时间可靠性的相关理论。
2.利用城市交通数据，分析道路行程时间不稳定性和可靠性的影响因素。
3.构建基于城市交通数据的道路网行程时间可靠性模型。
4.基于实际交通数据，验证模型的准确性和可靠性。
5.结合具体案例，提出优化城市交通的相关建议和措施。
三、研究方法及技术路线：1.文献调研法。
对国内外关于道路行程时间可靠性的相关文献进行调研，总结相关理论。
2.数据处理与分析方法。
利用城市交通数据，对行程时间的变异系数、标准差、方差等指标进行分析，探讨不同因素对道路行程时间可靠性的影响。
3.建模方法。
根据数据分析结果，运用数学方法建立道路网行程时间可靠性模型。
4.案例研究方法。
利用模型对具体案例进行模拟分析，提出优化城市交通的相关建议和措施。
技术路线：文献综述-数据处理与分析-模型建立-模型验证-案例分析-结论与建议。
四、预期成果：1.论文，研究成果将通过学术论文的形式公开发表。
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任务可靠性的定义：“产品在规定的任务剖面内完 成规定功能的能力”。它反映了产品的执行任务成 功的概率，它只统计危及任务成功的致命故障。常 见的任务可靠性参数有任务可靠性，（ ，完成任
务的成功概率，其度量方法为：在规定的条件下和 规定的时间内系统完成规定任务的概率），（ ，
致命故障间的任务时间，其度量方法为：在规定的 一系列任务剖面中，产品任务总时间与致命性故障 数之比）等。
、可靠性常用参数
产品一般都有多个可靠性参数描述。衡量产品 可靠性水平有好几种标准，有定量的，也有 定性的，有时要用几种标准（指标）去度量 一种产品的可靠性， 下面根据和有关（国际 电工委员会）标准，介绍最基本、最常用的 几个可靠性特征量。
个人简介
博士、教授，曾留学瑞士；从事锅炉节能与 优化、燃烧技术、新能源利用研究；
华北电力大学新能源教研室主任； 著作《火电厂锅炉系统及优化运行》、《燃
烧理论与技术》、《可再生能源》、《电站 锅炉空气预热器》等部； 《发电设备》杂志编委； 发表论文多篇，专利项。
目录
可靠性基本概念 以可靠性为中心的检修技术 可靠性技术 故障诊断技术
在实际应用中人们逐步感到了传统的可靠性定义的 局限性，因为它只反映了任务成功的能力。在进行 可靠性设计时需要综合权衡完成规定功能和减少用 户费用两个方面的需求，于是美国于年颁发的－－ 按照指令（国防重要武器系统采办指令）将可靠性 分为基本可靠性和任务可靠性。把可靠性概念分为 两种不同用途的可靠性概念，是美国国防部对可靠 性工作实践经验总结和对这一问题认识的深化。这 无疑是一个新的重要发展。我国年颁布的军标－就 引用这两种新的可靠性定义。
管理 13％
产品的故障
制造 10％
其它 7％
据美国空军可靠性分析中心（）的可靠性数 据库，造成产品故障的因素分布为：
三、可ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性术语
可靠性 产品在规定条件下和规定时间内，完成 规定功能的能力。
维修性 在规定条件下使用的产品在规定的时间 内，按规定的程序和方法进行维修时，保持 或恢复到能完成规定功能的能力。
可靠性也是产品的一个质量指标，而且是与时 间有关的参量。
规定条件包括产品使用时的应力条件（温度、 压力、振动、冲击等载荷条件)、环境条件 (地域、气候、介质等)和贮存条件等。
规定时间经过零件筛选、整机调试和磨合后， 产品的可靠性水平会有一个较长的稳定使用 或贮存阶段，以后随着时间的增长其可靠性 水平逐渐降低。
有效性 可以维修的产品在某时刻具有或维持 规定功能的能力。
耐久性 产品在规定的使用和维修条件下，达 到某种技术或经济指标极限时，完成规定功 能的能力。
失效（故障） 产品丧失规定的功能。对可修 复产品通常也称故障。
失效模式 失效的表现形式。
失效机理 引起失效的物理、化学变化等内在 原因。
维修 为保持或恢复产品能完成规定功能的能 力而采取的技术管理措施。
维护 为防止产品性能退化或降低产品失效的 概率，按事前规定的计划或相应技术条件的 规定进行的维修，也可称预防性维修。
修理 产品失效后，为使产品恢复到能完成规 定功能而进行的维修。
可靠度 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。
可靠性参数还可分为使用参数和合同参数。 使用可靠性参数及指标反映了系统及其保障 因素在计划的使用和照章环境中的可靠性要 求，它是从最终用户的角度来评价产品的可 靠性水平的，如，等。合同可靠性参数及其 指标反映了合同中使用的易于考核度量的可 靠性要求，它更多的是从产品制造方的角度 来评价产品的可靠性水平，如，等。
第一节 可靠性基本概念
一、可靠性的定义 最早的可靠性定义由美国（可靠性咨询组织）
在年的报告中提出，年美国的－－又较正规地 给出了传统的或经典的可靠性定义：“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”。它为世界各国的标准所引证，我国的 －给出的可靠性定义也与此相同。
产品是泛指的，它可以是一个复杂的系统，也 可以是一个零件。
对于一个具体产品来说，在规定的条件下和 规定的时间内，能否完成规定的功能是无法 事先知道的。即：故障是一个随机事件。
应用概率论与数理统计方法对产品的可靠性 进行定量计算是可靠性理论的基础。
二、故障原因 研究表明，造成故障的的主要原因为设计、制
造和管理等因素，其它原因很少，如下图：
设计 69％
基本可靠性的定义：“产品在规定条件下，无故障 的持续时间或概率”。它包括了全寿命单位的全部 故障，它能反映产品对维修人力和后勤保障资源的 需求。确定基本可靠性指标时应同几产品的所有寿 命单位和所有的故障。例加（平均无故障间隔时 间），（平均故障间的使用次数），（ ，平均维
修间隔时间，一种与维修方针有关的可靠性参数， 其度量方法为：在规定的条件下和规定的时间内产 品寿命单位总数与该产品计划和非计划维修时间总 数之比）。
四、可靠性参数体系
、参数体系
可靠性参数用于定量地描述产品的可靠性水平 和故障强度,可靠性参数体系完整地表达了产 品的可靠性特征。可靠性工程中使用的可靠 性参数多达数十个，参数的使用随着工程对 象或者装备类型的不同而变化，在同一种装 备中还可能随着产品层次的不同而不同。系 统级的可靠性参数一般以可靠度为主；设备 级的可靠性参数一般以平均寿命为主。
平均寿命（平均无故障工作时间） （ ）寿 命（无故障工作时间）的平均值。
可靠度的观测值
．对于不可修复的产品，是指直到规定的时间区间 终了为止，能完成规定功能的产品数与在该时间区 间开始时刻投入工作的产品数之比。
．对于可修复产品是指一个或多个产品的无故障工 作时间达到或超过规定时间的次数与观察时间内无 故障工作的总次数之比。
注：在计算无故障工作总次数时，每个产品的最后 一次无故障工作时间若不超过规定的时间则不予计 入。
失效率 工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后 单位时间内发生失效的概率。
可靠性验证试验 为确定产品的可靠性特征量是否达 到所要求的水平而进行的试验。
可靠性认证 有可靠性要求的产品的质量认证的一个 组成部分。它是由生产方和使用方以外的第三方，通 过对生产方的可靠性组织及其管理和产品的技术文件 进行审查，对产品进行可靠性试验，以确定产品是否 达到所要求的可靠性水平。