【正文】 第六節(jié)：可靠性試驗。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)結起來，并順勢延長，那就可以看到，當試驗溫度水平為 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。第六節(jié)：可靠性試驗經研究決定， 190oC, 220oC,240oC和 260oC等四個溫度水平作為加速應力水平，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，然后再設法估計各溫度水平下的平均壽命。此絕緣材料的物理性能得知，適當?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。在加速壽命試驗中，再采用截尾試驗技術，就可使試驗時間大為縮短。這些情況的出現(xiàn)對估計元器件的可靠性指標都是不利的，甚至很難給出估計。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個產品進行無替換定時截尾壽命試驗；(n，無，數(shù) ) 取 n個產品進行無替換定數(shù)截尾壽命試驗；(n，有，時 ) 取 n個產品進行有替換定時截尾壽命試驗；(n，有，數(shù) ) 取 n個產品進行有替換定數(shù)截尾壽命試驗；第六節(jié)：可靠性試驗3) 加速壽命試驗：隨著科學技術的發(fā)展，高可靠、長壽命的產品愈來愈多，截尾壽命試驗也不能適應這種需要。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品是否允許替換，這又有無替換試驗與有替換試驗之分。它是指試驗到指定的失效個數(shù)達到時停止。它是指試驗到指定時間就立即停止試驗。其中 r稱為截尾數(shù)，一般 r≤n，當 r=n時，截尾壽命試驗就成為完全壽命試驗。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。此種試驗管理簡便，投資小，有重復 , 便于產品間的比較；現(xiàn)場壽命試驗現(xiàn)場壽命試驗模擬壽命試驗模擬壽命試驗第六節(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。它是將現(xiàn)場使用的主要工作條件在實驗室內模擬，并受到人工控制，便利在實驗室內參試樣品都在相同工作條件下進行壽命試驗。如此得到的壽命數(shù)據(jù)是珍貴的、最有說服力的。說明產品可靠性是符合定量要求；3) 研究產品失效機理，發(fā)現(xiàn)產品設計、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，提高產品可靠性；可靠性試驗： 從一批產品中隨機抽取 n個產品，在一定應力水平或一定環(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。在設計中應當注意：1) 要對類似的系統(tǒng)進行調查研究，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) 盡量使用標準化元件，因為標準化元件性能可靠；3) 系統(tǒng)結構要盡量簡單、合理。 第五節(jié)：可靠性設計固有可靠度的設計 :我們知道產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。為了使元器件的使用壽命進一步提高，對關鍵的指標必須降額使用。 第五節(jié)：可靠性設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計中正確使用這些元器件。這種使參數(shù)性能穩(wěn)定的過程叫老煉。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。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，應將子系統(tǒng) C的平均故障間隔定在 80h以上。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。系統(tǒng)維修后恢復正常工作 ,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。不可修復系統(tǒng) MTTF (Mean Time To Failure): 失效前平均工作時間若產品的故障概率密度 f(t)按指數(shù)分布，且 ?(t)=常數(shù)時，MTTF=1/?第五節(jié)：可靠性設計可修復系統(tǒng) MTBF (Mean Time Between Failure)對一系統(tǒng)，在發(fā)生故障后，如果經過維修能夠恢復到正常狀態(tài)，這種系統(tǒng)稱為可修復系統(tǒng)。4) 實在不行時，要重新研究和開發(fā)可靠度更高的元件。2) 根據(jù)總目標要求和實際狀況，正確地分配各元件的可靠度。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)：可靠性設計一般概念 :事前考慮可靠性的一種設計方法。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。3) 磨損故障時期：機器使用后期，故障率再次升高的時期，由于經過長期的使用，機器磨損嚴重 , 化學變化、老化等原因，使故障增多，這時期已接近壽命的完結。第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率故障率曲線 (3):這個曲線分三段1) 早期故障時期使用初期故障率比較高的時期，它是由于機器內在的設計錯誤，原材料、工藝產生的缺陷造成的2) 偶發(fā)故障時期：使用的中間過程中故障率較低，且狀態(tài)較穩(wěn)定的時期。從表中 (2)欄的數(shù)看出，開始故障較多，然后逐漸減少，并在一定范圍內有較穩(wěn)定的情況，然后故障數(shù)再次增多，直到結束。因此，提供備用元件比提供備用組合有更好的整體可靠性。第三節(jié)：可靠度的計算可靠度的計算 (7):(2) 先串聯(lián)再并聯(lián) (高級冗余 )假設每個元件的可靠度都是 R，則每個并聯(lián)組合的可靠度為系統(tǒng)的可靠度為對不同的元件可靠度 R，在不同的 m,n時所對應的系統(tǒng)可靠度關系如圖所示。第三節(jié)：可靠度的計算可靠度的計算 (6):串 并聯(lián)方式 :假定有 mX n個元件的系統(tǒng)，采取串聯(lián)、并聯(lián)兩種方式構成，分兩種情況考慮。所以系統(tǒng)的可靠度提高，因此并聯(lián)方式可作為提高系統(tǒng)可靠度的一種手段，這叫冗余性。第三節(jié)：可靠度的計算可靠度的計算 (4):并聯(lián)方式 :設系統(tǒng)由多個元件構成，如果其中某一元件發(fā)生故障，系統(tǒng)仍能正常工作，只有當所有元件都發(fā)生故障時，系統(tǒng)才不能正常工作，這種構成方式稱為并聯(lián)方式。第三節(jié)：可靠度的計算可靠度的計算 (2):串聯(lián)方式 :設系統(tǒng)由多個元件構成，如果其中任一元件發(fā)生故障，都會導致整個系統(tǒng)發(fā)生故障，這種構成方式稱為串聯(lián)方式。關系：可靠度的計算 :設可靠度為 R，累積故障概率為 F， R+F=1.我們就元件構成系統(tǒng)的不同類型，討論系統(tǒng)與元件之間可靠度的關系。 N0=Nf(t)+Ni(t)Nf(t): t 時刻累積故障數(shù)；Ni(t): t 時刻未失效仍正常工作的數(shù)目；?Nf(t): t 到 t+? t 時間間隔內發(fā)生的故障數(shù) 。3) 使用可靠度 Ru(Use Reliability): 它與產品的使用有關，與包裝、運輸、保管、環(huán)境、操作情況、維修等因素有關。1) 工作可靠度 Ro(Operational Reliability): 這是實際使用時，機器的可靠度。例如：火箭發(fā)射系統(tǒng)，只要在十分鐘內把火箭送上軌道即可；海底電纜，要求在幾十年內可靠；家用電器，有幾萬小時可靠，顧客也就滿意了。 )規(guī)定的條件： 常指使用條件、維護條件、環(huán)境條件和操作技術等。第三節(jié)：信噪比及其應用第一節(jié)：可靠性和可靠度 概念第二節(jié)：故障的統(tǒng)計分布函數(shù) 第三節(jié)：可靠度的計算第四節(jié)：可靠度函數(shù)與故障率第五節(jié)：可靠性設計第六節(jié)：可靠性試驗第五講：可靠性設計第一節(jié)：可靠性和可靠度概念產品的質量指標可分為兩類 :性能指標 產品完成規(guī)定功能所需要的指標 例如：電視機的圖象、彩色、音質、選擇性能等可靠性指標 產品性能隨時間的保持能力 例如：電視機的平均壽命 元器件的失效率100臺計算機開始工作 仍有 95臺在工作t=0 t=1000第一節(jié)：可靠性和可靠度概念可靠性 :產品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力，稱為產品的可靠性。為使用方便，通常把這些量取常用對數(shù)再放大 10倍作為信噪比，仍記為 η，但這時的單位是分貝 (dB)，把 η說成為信噪比的分貝值。理論上和實踐中經常要考慮信號功率與噪聲功率的比值，這個比值就叫做信噪比，通常用 η表示 η= 信號功率 /噪聲功率 = S/N在試驗設計中采用信噪比是田口玄一于 1957年提出來的。第二節(jié)：產品的三階段設計信噪比的概念：信噪比的概念首先是在無線電通信中提出來的。A. 影響不顯著的因素，可選用低等級。在容差設計中，為減少用戶的損失，需要計算質量損失，以便對容差設計方案的優(yōu)劣進行評價。參數(shù)設計所用的主要方法就是正交設計法。根據(jù)實踐經驗，零部件、元器件全部采用優(yōu)質品，裝出的整機不一定就是優(yōu)質品，這是因為整機質量不僅與元器件、零部件本身的質量有關，更主要的是取決于參數(shù)水平的組合。三階段設計的重點是參數(shù)設計和容差設計。第一節(jié)：穩(wěn)健性和穩(wěn)健設計何謂三階段設計：三階段設計就是在專業(yè)設計的基礎上，用正交設計方法選擇最佳參數(shù)組合和最合理的容差范圍，盡量用價格低廉的、低等級的零部件來組裝整機的優(yōu)化設計方法。對這些誤差因素可以采取兩種辦法：1) 消除這些因素 : 實際上往往很難做到，有的情況下，即使能做到 ,也要花費很大力氣和很高的費用，這是不值得的；2) 盡量降低誤差因素的作用，使產品性能因誤差因素變化而變化的敏感性最小。如果因素狀態(tài)的變化對產品性能的影響不大，我們就說產品性能對該因素的變化是不敏感的，又稱是穩(wěn)健性