【正文】 間過程中故障率較低，且狀態(tài)較穩(wěn)定的時期。故障的發(fā)生是隨機的。3) 磨損故障時期：機器使用后期，故障率再次升高的時期，由于經(jīng)過長期的使用，機器磨損嚴重 , 化學(xué)變化、老化等原因，使故障增多，這時期已接近壽命的完結(jié)。第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率幾個重要分布的可靠度密度函數(shù)和故障率 :1) 指數(shù)分布 : f(t) = λe λt (λ0) 可靠度函數(shù)為故障率為即指數(shù)分布的故障率是常量。對于指數(shù)分布，串聯(lián)系統(tǒng)的故障率等于各元件故障率之和。這就是指數(shù)分布中故障率的可加性。指數(shù)分布故障密度函數(shù)指數(shù)分布故障密度函數(shù)幾個重要分布的可靠度函數(shù)和故障率 (2):2) 正態(tài)分布 : 密度函數(shù)故障分布函數(shù)它的可靠度函數(shù)為故障率為第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率幾個重要分布的可靠度函數(shù)和故障率 (3):3) 威布爾分布 : 密度函數(shù)故障分布函數(shù)它的可靠度函數(shù)為故障率為第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率幾個重要分布的可靠度函數(shù)和故障率 (4):4) 離散型的可靠度函數(shù)和故障率 : 類似于連續(xù)型分布，若離散型的分布律為 pk(二項分布為 泊松分布為 )則可靠度函數(shù)為 故障率為第五節(jié)：可靠性設(shè)計一般概念 :事前考慮可靠性的一種設(shè)計方法。進行可靠性設(shè)計首先要考慮的幾個問題：1) 仔細調(diào)查了解能夠得到的元件的可靠度。2) 根據(jù)總目標(biāo)要求和實際狀況，正確地分配各元件的可靠度。3) 必要時采用適當(dāng)?shù)氖侄螐浹a元件可靠度的不足，譬如采用冗余度連接方式，甚至改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等。4) 實在不行時，要重新研究和開發(fā)可靠度更高的元件。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計平均壽命：產(chǎn)品投入使用到發(fā)生故障的平均工作時間。不可修復(fù)系統(tǒng) MTTF (Mean Time To Failure): 失效前平均工作時間若產(chǎn)品的故障概率密度 f(t)按指數(shù)分布，且 ?(t)=常數(shù)時，MTTF=1/?第五節(jié)：可靠性設(shè)計可修復(fù)系統(tǒng) MTBF (Mean Time Between Failure)對一系統(tǒng)，在發(fā)生故障后，如果經(jīng)過維修能夠恢復(fù)到正常狀態(tài)，這種系統(tǒng)稱為可修復(fù)系統(tǒng)?？尚迯?fù)系統(tǒng)的維修工作難易不同，表征維修難易程度的量叫維修度，記作 M, 即可修復(fù)系統(tǒng)在規(guī)定條件下和在規(guī)定時間內(nèi)完成維修的概率。系統(tǒng)維修后恢復(fù)正常工作 ,工作一段時間以后又會發(fā)生故障，兩次故障之間的時間 叫故障間隔，它是一個隨機變量，各故障間隔的平均值，叫平均故障間隔，記為 MTBF。 .若系統(tǒng)的可靠度為 R(t)，則有若 T服從參數(shù)為的指數(shù)分布，則 第五節(jié)：可靠性設(shè)計例 :一系統(tǒng)由三個子系統(tǒng) A， B， C串聯(lián)而成，它們的壽命都服從指數(shù)分布。要求系統(tǒng)的 MTBF在 50h 以上，已知 A， B 的 MTBF 分別為 200h， 400h，試求 C的 MTBF。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計解 :設(shè) A， B， C的故障率分別為 λA， λB， λC，系統(tǒng)的故障率為 λ。已知 (MTBF)A=200h, (MTBF)B=400h，根據(jù)公式得知： (MTBF)A=1/λA, (MTBF)B = 1/λB所以 λA= 1/200 = , λB= 1/400 = 又 λ= λA + λB + λC λ= 1/50 = 所以 λC = λ λA λB = = 因此 (MTBF)C = 1/ λC= 1/ = 80 (h)這就是說，應(yīng)將子系統(tǒng) C的平均故障間隔定在 80h以上。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計元器件的選用 :系統(tǒng)的可靠性受多方面因素的影響，最關(guān)鍵的是元器件的可靠性。在篩選合格的元器件時，有的元器件參數(shù)、性能并不穩(wěn)定，其原因主要是參數(shù)飄移。這些元器件需要放一段時間或工作一段時間后才能穩(wěn)定。這種使參數(shù)性能穩(wěn)定的過程叫老煉。元器件是否要進行老煉，主要取決于這種元器件的參數(shù)飄移是否影響產(chǎn)品使用的可靠性 ,如果沒有影響，就可以不進行老練；反之，就要進行老煉。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計元器件的正確使用 :元器件選好之后，下一步就是如何在設(shè)計中正確使用這些元器件。設(shè)計人員必須對元器件的質(zhì)量、使用方法和關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)有充分的了解，不要超負荷工作。為了使元器件的使用壽命進一步提高，對關(guān)鍵的指標(biāo)必須降額使用。為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須盡量減少元器件的數(shù)目，盡可能地簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 第五節(jié)：可靠性設(shè)計固有可靠度的設(shè)計 :我們知道產(chǎn)品的工作可靠度近似地等于固有可靠度與使用可靠度的乘積。我們所說的可靠度設(shè)計就是為實現(xiàn)固有可靠度的目標(biāo)值而進行的設(shè)計。在設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意：1) 要對類似的系統(tǒng)進行調(diào)查研究，了解過去發(fā)生故障的情況，分析 故障的原因及該故障對系統(tǒng)的影響；2) 盡量使用標(biāo)準(zhǔn)化元件，因為標(biāo)準(zhǔn)化元件性能可靠；3) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要盡量簡單、合理。一般來說結(jié)構(gòu)越簡單，故障率越低4) 分配元件的可靠度要適當(dāng)，特別是元件較多時；5) 元件的可靠度達不到一定標(biāo)準(zhǔn)時，適當(dāng)采用冗余結(jié)構(gòu)；6) 設(shè)計的結(jié)構(gòu)要便于使用、檢查和維修； 固有可靠度的設(shè)計 (2):7) 明確使用的環(huán)境條件和功能限度；8) 確定貯存條件 (如溫度、濕度的要求 )和貯存的期限；9) 確定適當(dāng)?shù)陌b (包裝材料、包裝方法等 )；10) 明確指出任務(wù)時間；11) 指明預(yù)防保養(yǎng)，確定元件的更換期，在進入磨損期前，就要把 元件換下來； 第五節(jié)：可靠性設(shè)計第六節(jié)：可靠性試驗 (壽命試驗 )目的 :1) 弄清產(chǎn)品的壽命分布；2) 估計產(chǎn)品的各項可靠性指標(biāo)。說明產(chǎn)品可靠性是符合定量要求；3) 研究產(chǎn)品失效機理，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、零部件、原材料和工藝方面 的缺陷，以便采取有效的糾正措施，提高產(chǎn)品可靠性；可靠性試驗： 從一批產(chǎn)品中隨機抽取 n個產(chǎn)品，在一定應(yīng)力水平或一定環(huán)境下進行試驗，觀察工作狀態(tài)，對照事先確定的失效判據(jù)，發(fā)現(xiàn)有樣品失效，立即記錄其失效時間，最后用統(tǒng)計方法對失效數(shù)據(jù)進行處理，對失效原因進行分析。 第六節(jié)：可靠性試驗可靠性試驗1) 現(xiàn)場壽命試驗：它是把產(chǎn)品放在實際使用條件下來獲得失效數(shù)據(jù)的試驗，如飛機的操縱桿，汽車的行駛里程等都是在現(xiàn)場壽命試驗中進行的。如此得到的壽命數(shù)據(jù)是珍貴的、最有說服力的。但此種試驗的組織管理工作繁重，投資大，時間長；2) 模擬壽命試驗 ：又稱實驗室壽命試驗。它是將現(xiàn)場使用的主要工作條件在實驗室內(nèi)模擬，并受到人工控制，便利在實驗室內(nèi)參試樣品都在相同工作條件下進行壽命試驗。如電子元件在恒溫箱內(nèi)作壽命試驗，電纜在一定電壓下作壽命試驗等等。此種試驗管理簡便，投資小，有重復(fù) , 便于產(chǎn)品間的比較；現(xiàn)場壽命試驗現(xiàn)場壽命試驗?zāi)M壽命試驗?zāi)M壽命試驗第六節(jié)：可靠性試驗壽命試驗1) 完全壽命試驗：把 n個投試樣品試驗到全部失效 (包括故障，以后不再一一說明 )才停止的試驗，稱為完全壽命試驗，所獲得的 n 個失效時間稱為完全樣本。在完全樣本基礎(chǔ)上進行統(tǒng)計分析獲得的可靠性指標(biāo)也較為可靠，但此種試驗常需要較長的時間，譬如 100 只晶體管組成的壽命試驗，若要獲得完全樣本，那需要很長時間，起碼幾年，甚至幾十年，等它們?nèi)渴?，新的晶體管可能已設(shè)計出來了，所以這種試驗不適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求，常不被采用。完全壽命試驗完全壽命試驗截尾壽命試驗截尾壽命試驗加速壽命試驗加速壽命試驗第六節(jié)：可靠性試驗2) 截尾壽命試驗：把 n個投試樣品試驗到部分失效就停止的試驗，稱為截尾壽命試驗。在截尾壽命試驗中，依先后記錄的失效時間 t1≤t2≤...≤tr稱為截尾樣本。其中 r稱為截尾數(shù)，一般 r≤n，當(dāng) r=n時，截尾壽命試驗就成為完全壽命試驗。1) 定時截尾壽命試驗 ：又稱 I型截尾壽命試驗。它是指試驗到指定時間就立即停止試驗。這時樣本中的失效個數(shù)是隨機的，事先無法知道；2) 定數(shù)截尾壽命試驗 ：又稱 II型截尾壽命試驗。它是指試驗到指定的失效個數(shù)達到時停止。這時試驗停止時間是隨機的。第六節(jié)：可靠性試驗*有替換試驗假如在截尾壽命試驗中還考慮失效產(chǎn)品是否允許替換，這又有無替換試驗與有替換試驗之分。進行有替換試驗主要是為了獲取更多的試驗信息。假如投試樣品為 n，按有無替換和截尾方式，可以組合成如下四種截尾壽命試驗：(n，無，時 ) 取 n個產(chǎn)品進行無替換定時截尾壽命試驗；(n，無，數(shù) ) 取 n個產(chǎn)品進行無替換定數(shù)截尾壽命試驗；(n，有，時 ) 取 n個產(chǎn)品進行有替換定時截尾壽命試驗；(n，有，數(shù) ) 取 n個產(chǎn)品進行有替換定數(shù)截尾壽命試驗；第六節(jié)：可靠性試驗3) 加速壽命試驗：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高可靠、長壽命的產(chǎn)品愈來愈多，截尾壽命試驗也不能適應(yīng)這種需要。譬如，不少電子元器件的壽命是很長的 ,在正常工作溫度 40oC 下可達數(shù)百萬小時以上，若取 1000個這樣的電子元器件， 那要進行數(shù)萬小時的試驗，可能只有一、二個失效，甚至還會出現(xiàn)沒有失效的情況。這些情況的出現(xiàn)對估計元器件的可靠性指標(biāo)都是不利的，甚至很難給出估計。假如我們把工作溫度由40oC提高到 60oC，甚至 80oC，只要失效機理不變，由于工作環(huán)境變得惡劣一些，該電子元器件的失效個數(shù)會增多，這對估計低溫下的可靠性指標(biāo)是很有利的，此種在超過正常應(yīng)力水平下的壽命試驗稱為加速壽命試驗。在加速壽命試驗中，再采用截尾試驗技術(shù)，就可使試驗時間大為縮短。第六節(jié)：可靠性試驗例：某廠制造一種新型絕緣材料，專家們預(yù)測其在正常工作溫度 150oC 下的平均壽命要達 10000 小時以上，為了獲得平均壽命的估計值，預(yù)計壽命試驗要進行 20230小時左右，這相當(dāng)于要進行 2年 多時間，在一般工廠里承受不了的。此絕緣材料的物理性能得知，適當(dāng)?shù)靥岣咴囼灉囟?，可以加速絕緣材料的老化，從而使擊穿時間提前到來 ,達到縮短試驗時間的目的。通過摸底試驗得知，在高溫 270oC下該絕緣材料的失效原因仍然是由于老化引起的，因此選取該溫度作為加速應(yīng)力是妥當(dāng)?shù)?，而加速?yīng)力水平應(yīng)在 150oC到 270oC間選取。第六節(jié)：可靠性試驗經(jīng)研究決定， 190oC, 220oC,240oC和 260oC等四個溫度水平作為加速應(yīng)力水平，在這四個溫度水平下分別安排一個截尾壽命試驗，各獲得一個截尾樣本，然后再設(shè)法估計各溫度水平下的平均壽命。所得的平均壽命估計值如下：第六節(jié)：可靠性試驗進一步的工作可以從圖上得到啟發(fā)。以溫度 T作縱軸，平均壽命 θ作橫軸，把表上的數(shù)據(jù)點在該坐標(biāo)紙上，可以看出一個明顯的趨勢：隨著試驗溫度 T的下降，平均壽命 θ在增加，假如把圖上的四個點用一條光滑的曲線聯(lián)結(jié)起來，并順勢延長，那就可以看到，當(dāng)試驗溫度水平為 150oC時，其平均壽命大約為 17000小時，這就是加速壽命試驗全過程的簡單縮影。從這個縮影可以看出加速壽命試驗的基本思想是：利用高應(yīng)力水平下的平均壽命去外推正常應(yīng)力水平下的平均壽命。第六節(jié)：可靠性試驗