機械可靠性基本理論與方法

前言

可靠性理論與方法有著廣泛的工程應(yīng)用價值。機械可靠性設(shè)計理念與方法的出現(xiàn)是機械工程領(lǐng)域的一次革命性的進步。在設(shè)計準(zhǔn)則、材料評價、質(zhì)量控制和工程安全等方面，可靠性設(shè)計、評價與傳統(tǒng)的確定性設(shè)計、評價都有顯著不同。本書較為系統(tǒng)地介紹了機械可靠性基本理論與方法。在內(nèi)容安排上采用先進、適用、完整的原則。首先，剖析了可靠性發(fā)展過程中出現(xiàn)過的、甚至目前仍存在的一些值得商榷的概念與觀點，著重闡述機械可靠性問題的特殊性與復(fù)雜性、傳統(tǒng)可靠性模型的適用性與局限性、解決機械零件與機械系統(tǒng)可靠性問題的思想方法。其次，在零部件可靠性方面，拓展了傳統(tǒng)“干涉分析”的概念；在系統(tǒng)可靠性方面，比較詳細地介紹了“系統(tǒng)工程”思想方法的應(yīng)用和最新研究成果，并提出了新方法與新模型，反映了可靠性研究的最新進展。本書中，計算零件可靠度的基本公式（對應(yīng)于傳統(tǒng)的應(yīng)力一強度干涉模型）是根據(jù)計算“隨機變量的函數(shù)的平均值”的標(biāo)準(zhǔn)形式直接給出的。由此，展示了這樣一個事實：計算可靠度并不一定需要“干涉”的概念。同時，書中突破了“干涉分析”的限制，把計算可靠度的基本公式廣義化、普適化，使之適用于更廣泛的物理背景與應(yīng)用場合，包括疲勞可靠度的直接計算（不需要像傳統(tǒng)方法那樣先推導(dǎo)出給定壽命下的疲勞強度分布）和系統(tǒng)可靠度的直接建模（不是像傳統(tǒng)方法那樣在零件獨立失效的假設(shè)條件下根據(jù)零件可靠度計算系統(tǒng)可靠度）。此外，書中還應(yīng)用Petri網(wǎng)建立了系統(tǒng)故障關(guān)系的邏輯模型，提出了應(yīng)用關(guān)聯(lián)矩陣確定割集的新方法，并講述了多狀態(tài)零件與多狀態(tài)系統(tǒng)的可靠性理論、方法與模型。可靠性與風(fēng)險分析工程是21世紀(jì)具有戰(zhàn)略意義的重要科學(xué)與工程問題。國家中長期科技發(fā)展綱要、“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃、“十一五”高技術(shù)發(fā)展計劃等都把重大裝備與重大工程的可靠性問題放到了非常重要的位置。愿本書的出版，能為我國機械可靠性理論與方法的發(fā)展貢獻綿薄之力。由于作者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請讀者指正。

內(nèi)容概要

　　《機械可靠性基本理論與方法》以機械系統(tǒng)及其零部件的可靠性為背景，匯集國內(nèi)外最新研究成果，介紹了可靠性與產(chǎn)品全生命周期成本關(guān)系、失效率一時間關(guān)系、載荷一強度干涉關(guān)系、系統(tǒng)可靠性與零件可靠性之間的關(guān)系等可靠性基本理論、模型、方法的新認識與新發(fā)展。在零件可靠性方面，從數(shù)學(xué)的一般意義上解釋載荷強度干涉概念與模型，大大拓展了傳統(tǒng)模型的應(yīng)用范圍；在系統(tǒng)可靠性方面，采用系統(tǒng)工程思想方法，介紹了直接在系統(tǒng)層進行可靠性分析、建模的方法，突破了“從零件到系統(tǒng)”的傳統(tǒng)可靠性分析框架；在系統(tǒng)故障分析方面，介紹了Petri網(wǎng)模型及相應(yīng)的故障分析新方法；此外，還采用通用發(fā)生函數(shù)方法詳細表述了多狀態(tài)零件與系統(tǒng)的可靠性問題?！　　稒C械可靠性基本理論與方法》可作為高等院校機械工程、機械設(shè)計制造及自動化等相關(guān)專業(yè)的研究生教學(xué)用書，也可作為從事可靠性研究的科研人員的參考資料。

書籍目錄

前言第1章 機械可靠性概述1.1 可靠性發(fā)展歷史與現(xiàn)狀1.1.1 機械可靠性工程概述1.1.2 復(fù)雜載荷環(huán)境下的可靠性問題1.1.3 傳統(tǒng)可靠性理論與方法及其基本假設(shè)1.2 機械可靠性理論、方法與模型中的基本概念與基本問題1.2.1 可靠性、概率與失效1.2.2 失效率及失效率－時間關(guān)系1.2.3 成本－可靠性關(guān)系1.2.4 可靠性干涉分析方法、模型及其應(yīng)用1.2.5 零件靜強度失效概率計算與載荷效應(yīng)1.2.6 損傷等效與失效概率等效一致性問題1.2.7 系統(tǒng)可靠性與零件可靠性之間的關(guān)系1.2.8 零件或系統(tǒng)狀態(tài)的多態(tài)性1.3 可靠性指標(biāo)1.3.1 壽命分布、可靠度與失效概率1.3.2 壽命分布參數(shù)1.3.3 失效率函數(shù)第2章 可靠性數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2.1 隨機事件及其概率2.1.1 隨機試驗與隨機事件2.1.2 事件之間的關(guān)系與運算2.1.3 概率定義2.1.4 概率基本運算法則2.2 隨機變量及其分布的數(shù)字特征2.2.1 隨機變量2.2.2 隨機變量分布的數(shù)字特征2.2.3 矩發(fā)生函數(shù)2.3 隨機變量函數(shù)的分布2.3.1 一維隨機變量函數(shù)的分布2.3.2 二維隨機變量函數(shù)的分布2.3.3 隨機變量的可加性2.4 統(tǒng)計量與統(tǒng)計方法2.4.1 母體與樣本2.4.2 統(tǒng)計量與樣本分布2.5 泊松隨機過程2.6 發(fā)生函數(shù)方法2.6.1 發(fā)生函數(shù)的定義2.6.2 發(fā)生函數(shù)法的計算復(fù)雜度2.6.3 基于發(fā)生函數(shù)法的系統(tǒng)可靠度計算2.6.4 發(fā)生函數(shù)復(fù)合算子的特性第3章 可靠性問題中常用的分布函數(shù)3.1 二項分布3.1.1 二項分布率及數(shù)學(xué)特征3.1.2 二項分布的性質(zhì)3.2 泊松分布3.3 指數(shù)分布3.4 正態(tài)分布3.4.1 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布3.4.2 截尾正態(tài)分布3.4.3 正態(tài)分布的可加性3.5 對數(shù)正態(tài)分布3.6 威布爾分布3.6.1 威布爾分布的形狀參數(shù)3.6.2 威布爾分布的數(shù)字特征3.7 次序統(tǒng)計量分布3.8 極值分布3.8.1 I型極大值分布3.8.2 I型極小值分布第4章 蒙特卡羅方法在可靠性分析中的應(yīng)用4.1 蒙特卡羅方法概述4.2 蒙特卡羅方法的基本原理4.3 隨機數(shù)產(chǎn)生4.3.1 隨機數(shù)和偽隨機數(shù)4.3.2 產(chǎn)生隨機數(shù)的方法4.3.3 隨機數(shù)檢驗4.4 隨機變量抽樣方法4.4.1 反函數(shù)法4.4.2 舍選抽樣法4.4.3 變換抽樣法4.4.4 重要抽樣法4.4.5 混合抽樣法4.4.6 離散隨機變量抽樣4.5 發(fā)動機輪盤可靠性仿真。4.5.1 概述4.5.2 輪盤疲勞壽命模型4.5.3 蒙特卡羅數(shù)字仿真4.5.4 分析處理仿真結(jié)果4.5.5 計算實例第5章 可靠性分析原理與零件可靠度計算5.1 可靠性參數(shù)的隨機性及其影響因素-5..I.1 載荷及其特征5.1.2 零件尺寸5.1.3 材料與結(jié)構(gòu)性能5.2 分布參數(shù)計算方法——矩法5.2.1 一維隨機變量的分布參數(shù)5.2.2 多維隨機變量的分布參數(shù)5.3 應(yīng)力一強度干涉模型與可靠度基本表達式5.3.1 基本概念5.3.2 T靠度的基本表達式5.3.3 干涉模型的統(tǒng)計平均解釋5.3.4 零件可靠度的發(fā)生函數(shù)模型5.4 載荷多次作用下的動態(tài)可靠性模型5.4.1 載荷順序統(tǒng)計量5.4.2 載荷多次作用情況下的可靠性等效載荷5.4.3 載荷多次作用情況下的零件可靠性模型5.4.4 零件動態(tài)可靠性模型5.5 疲勞強度可靠性設(shè)計方法5.5.1 疲勞設(shè)計準(zhǔn)則5.5.2 平均應(yīng)力修正公式5.5.3 疲勞強度可靠性設(shè)計計算5.6 程序載荷下疲勞強度可靠性遞推方法5.7 隨機疲勞可靠度預(yù)測的狀態(tài)分析方法5.7.1 非恒幅載荷下的剩余疲勞壽命分布5.7.2 隨機載荷下疲勞可靠性計算5.8 隨機恒幅循環(huán)載荷疲勞可靠度的統(tǒng)計平均算法5.8.1 概述5.8.2 疲勞可靠度計算的載荷統(tǒng)計加權(quán)平均模型5.8.3 疲勞壽命分布與循環(huán)應(yīng)力水平之間的關(guān)系5.8.4 異構(gòu)干涉模型與傳統(tǒng)的應(yīng)力－強度干涉模型的一致性第6章 機械系統(tǒng)可靠性6.1 系統(tǒng)可靠性經(jīng)典模型6.1.1 串聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型6.1.2 并聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型6.1.3 串－并聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型6.1.4 并－串聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型6.1.5 表決系統(tǒng)可靠性模型6.1.6 貯備系統(tǒng)可靠性模型6.1.7 復(fù)雜系統(tǒng)可靠性分析方法及模型6.2 系統(tǒng)層可靠性分析與建模方法6.2.1 相關(guān)失效現(xiàn)象與機理6.2.2 系統(tǒng)層載荷－強度干涉模型6.3 系統(tǒng)可靠性的次序統(tǒng)計量模型6.3.1 基于次序統(tǒng)計量的系統(tǒng)可靠性模型6.3.2 模型分析與比較6.4 可靠性干涉模型的擴展6.4.1 各零件承受不同載荷的系統(tǒng)可靠性模型6.4.2 由不同零件構(gòu)成的系統(tǒng)的可靠性模型6.5 參數(shù)化形式的系統(tǒng)可靠性模型6.5.1 系統(tǒng)可靠性模型離散化6.5.2 模型驗證與分析6.6 載荷多次作用下的系統(tǒng)可靠性模型6.6.1 載荷多次作用下的系統(tǒng)可靠性模型的基本形式6.6.2 不考慮強度退化時的系統(tǒng)動態(tài)可靠性模型第7章 失效模式、影響及危害度分析第8章 故障樹分析第9章 系統(tǒng)故障分析的Petri網(wǎng)模型第10章 多狀態(tài)系統(tǒng)第11章 多狀態(tài)系統(tǒng)可靠性理論與基本方法第12章 多狀態(tài)系統(tǒng)可靠性發(fā)生函數(shù)方法參考文獻附錄

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《機械可靠性基本理論與方法》較為系統(tǒng)地介紹了機械可靠性基本理論與方法。首先，剖析了可靠性發(fā)展過程中出現(xiàn)過的、甚至目前仍存在的一些值得商榷的概念與觀點，著重闡述機械可靠性問題的特殊性與復(fù)雜性、傳統(tǒng)可靠性模型的適用性與局限性、解決機械零件與機械系統(tǒng)可靠性問題的思想方法。其次，在零部件可靠性方面，拓展了傳統(tǒng)“干涉分析”的概念；在系統(tǒng)可靠性方面，比較詳細地介紹了“系統(tǒng)工程”思想方法的應(yīng)用和最新研究成果，并提出了新方法與新模型，反映了可靠性研究的最新進展。

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