可靠度理论与工程应用.ppt
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1、1 可靠度理论与工程应用 2 课程章节 一、系统的可靠性分析 二、系统的可靠性设计 3 一、系统的可靠性分析 所谓系统,是为了完成某一特定功能,由若干个 彼此有联系而且又能相互协调工作的单元所组 成的综合体。 系统可以分为可修复系统与不可修复系统两类。 所谓不可修复系统,是指系统或其组成单元一 旦发生失效,不再修复,系统处于报废状态。 不可修复是指技术上不能够修复,经济上不值 得修复,或者一次性使用,不必要进行修复。 4 一、系统的可靠性分析 1.不可修复系统的可靠性分析 串联系统-如果系统中任何一个单元失效,系 统就失效,或者系统中每个单元都正常工作 ,系统才能完成其规定的功能。如图a 并联
2、系统-只有当所有的单元都失效,系统才 丧失其规定的功能,或者只要有一个单元正 常工作,系统就能完成其规定的功能。如图 b 系统可靠度框图 5 一、系统的可靠性分析 (1)串联系统 可靠度函数: 失效率: 6 一、系统的可靠性分析 系统的平均寿命: 7 一、系统的可靠性分析 由上面的分析可看出: a)串联系统的可靠度低于该系统的每个单元的可 靠度,且随着串联单元数量的增大而迅速降低 ; b)串联系统的失效率大于该系统的各单元的失效 率; c)串联系统的各单元寿命服从指数分布,该系统 寿命也服从指数分布。 如由10个可靠度为99%的单元组成一个串联系 统,那么该系统的可靠度仅为90%.所以要提高
3、系统的可靠度,必须减少系统中的单元或提高 系统中最低的单元可靠度,即提高系统中薄弱 单元的可靠度 8 一、系统的可靠性分析 2. 并联系统 可靠度函数: 累积失效概率: 9 一、系统的可靠性分析 2. 并联系统 假设第 I 个单元寿命服从参数为 的指数分布,即 系统的可靠度: 平均寿命: 10 一、系统的可靠性分析 由以上分析可以看出: a)并联系统的失效概率低于各单元的失 效概率; b)并联系统的可靠度高于各单元的可靠 度; c)并联系统的平均寿命高于各单元的平 均寿命。这说明,通过并联可以提高 系统的可靠度; d)并联系统的各单元服从指数寿命分布 ,该系统不再服从指数寿命分布。 11 一、
4、系统的可靠性分析 (3) m/n (G)表决系统 n中取m系统是指由n个单元组成的系统中, 至少有m个单元正常工作系统才正常工作, 记为m/n (G). 显然,串联系统是n/n (G) 系统,并联系统 是1/n (G). m/n (G)表决系统可靠性框图 12 一、系统的可靠性分析 假设各单元寿命都为指数分布 可靠度函数: 系统的平均寿命: 13 一、系统的可靠性分析 例:设某种单元的可靠度为 其中 =0.001/h,试求出: 由这种单元组成的二单元串联系统、 二单元并联系统及2/3(G)系统的平均 寿命; 当t=100h,500h,700h,1000h时,一单 元、二单元串联、二单元并联及
5、2/3(G)系统的可靠度,并加以比较。 14 一、系统的可靠性分析 解:(1)一个单元与系统的平均寿命分 别为 15 一、系统的可靠性分析 解:t=100h时,一个单元与系统的可 靠度分别为: 16 一、系统的可靠性分析 (3) 混联系统 由串联系统和并联系统混合而成的系统称 为混联系统,最典型的是串-并联系统 和并-串联系统。 a)串-并联系统 17 一、系统的可靠性分析 (4) 旁联系统 为了提高系统的可靠度,除了多安装一些单元 外,还可以储备一些单元,以便当工作单 元失效时,能立即通过转换开关使储备的 单元逐个地去替换,直到所有单元都发生 故障时为止,系统才失效。 旁联系统与并联系统的区
6、别在于:并联系统中 每个单元一开始就同时处于工作状态,而 旁联系统中仅用一个单元工作,其余单元 处于待机工作状态。 (5) 复杂系统 18 二、系统的可靠性设计 系统的可靠性设计是指在遵循系统工程 规范的基础上,在系统设计过程中, 采用一些专门技术,将可靠性“设计” 到系统中去,以满足系统可靠性的要 求。 我国开展可靠性工作的经验证明,在产 品的整个寿命周期内,对可靠性起重 要影响的是设计阶段,见下表: 19 二、系统的可靠性设计 影响因素影响程 度 可靠性固有可 靠性 零、部件材料30% 设计技术40% 制造技术10% 使用可 靠性 使用(运输、操 作安装、维修) 20% 20 二、系统的可
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