機(jī)械可靠性基本理論與方法

內(nèi)容概要

《機(jī)械可靠性基本理論與方法（第二版）》主要內(nèi)容包括機(jī)械可靠性基本概念，可靠性數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，可靠性分析基本原理，系統(tǒng)可靠性分析、建模方法等。書中集國(guó)內(nèi)外最新研究成果，介紹了可靠性與產(chǎn)品全生命周期成本的關(guān)系、失效率-時(shí)間關(guān)系、載荷-強(qiáng)度干涉模型、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與觀點(diǎn)方面的新認(rèn)識(shí)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(qiáng)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，闡釋直接在系統(tǒng)層進(jìn)行可靠性分析、建模的方法，突破了傳統(tǒng)上“從零件到系統(tǒng)”的框架；在系統(tǒng)故障分析方面，介紹了Petri網(wǎng)及相應(yīng)的新方法；此外，還采用通用發(fā)生函數(shù)方法詳細(xì)描述了多狀態(tài)零件與系統(tǒng)的可靠性問題。
《機(jī)械可靠性基本理論與方法（第二版）》既包括可靠性的基本內(nèi)容，自成體系，也剖析了傳統(tǒng)可靠性分析方法與模型中存在的問題及其局限性，尤其是包含許多新方法與新模型，反映了可靠性研究的最新進(jìn)展。《機(jī)械可靠性基本理論與方法（第二版）》可供從事可靠性研究的科研人員參考，也可作為高等院校機(jī)械工程等相關(guān)專業(yè)的研究生的教學(xué)用書。

作者簡(jiǎn)介

無

書籍目錄

第二版前言第一版前言第1章 機(jī)械可靠性概述1.1 可靠性研究發(fā)展與現(xiàn)狀1.1.1 可靠性方法概述1.1.2 機(jī)械可靠性研究現(xiàn)狀1.2 機(jī)械可靠性基本概念與基本問題1.2.1 可靠性1.2.2 失效率及失效率-時(shí)間關(guān)系1.2.3 壽命分布與失效率之間的關(guān)系1.2.4 可靠性干涉分析方法、模型及其應(yīng)用1.2.5 損傷等效與失效概率等效的一致性問題1.2.6 系統(tǒng)可靠性與零件可靠性之間的關(guān)系1.2.7 零件或系統(tǒng)狀態(tài)的多態(tài)性1.2.8 成本-可靠性關(guān)系1.3 可靠性指標(biāo)1.3.1 可靠度與失效概率1.3.2 失效率1.3.3 平均壽命1.3.4 維修率與有效性第2章 可靠性數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2.1 隨機(jī)事件及其概率2.1.1 隨機(jī)試驗(yàn)與隨機(jī)事件2.1.2 事件之間的關(guān)系與運(yùn)算2.1.3 概率定義2.1.4 概率基本運(yùn)算法則2.2 隨機(jī)變量及其分布的數(shù)字特征2.2.1 隨機(jī)變量2.2.2 隨機(jī)變量分布的數(shù)字特征2.2.3 壽命分布特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)2.2.4 矩發(fā)生函數(shù)2.2.5 隨機(jī)變量的條件分布、全概率公式與貝葉斯定理2.2.6 二維隨機(jī)變量及其分布2.3 隨機(jī)變量函數(shù)的分布2.3.1 一維隨機(jī)變量函數(shù)的分布2.3.2 二維隨機(jī)變量函數(shù)的分布2.3.3 隨機(jī)變量的可加性2.4 統(tǒng)計(jì)量與統(tǒng)計(jì)方法2.4.1 母體與樣本2.4.2 統(tǒng)計(jì)量與樣本分布2.4.3 次序統(tǒng)計(jì)量2.5 泊松隨機(jī)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(jì)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(jì)算2.6.4 發(fā)生函數(shù)復(fù)合算子的特性第3章 可靠性常用分布函數(shù)3.1 二項(xiàng)分布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(duì)數(shù)正態(tài)分布3.6 Weibull分布3.6.1 Weibull分布的形狀參數(shù)3.6.2 Weibull分布的均值和方差3.7 次序統(tǒng)計(jì)量及其分布3.8 極值分布3.8.1 Ⅰ型極大值分布概率密度函數(shù)3.8.2 Ⅰ型極小值分布第4章 可靠性分析原理與零件可靠度計(jì)算4.1 可靠性參數(shù)的隨機(jī)性4.1.1 載荷及其統(tǒng)計(jì)特征4.1.2 結(jié)構(gòu)尺寸4.1.3 材料與結(jié)構(gòu)性能4.2 分布參數(shù)計(jì)算——矩法4.2.1 一維隨機(jī)變量的分布參數(shù)4.2.2 多維隨機(jī)變量的分布參數(shù)4.3 應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型與可靠度基本表達(dá)式4.3.1 基本概念4.3.2 可靠度基本表達(dá)式4.3.3 干涉模型的統(tǒng)計(jì)平均解釋4.3.4 可靠度發(fā)生函數(shù)模型4.4 載荷多次作用下的靜強(qiáng)度可靠性模型4.4.1 載荷順序統(tǒng)計(jì)量4.4.2 載荷多次作用情況下的靜強(qiáng)度可靠性等效載荷4.4.3 載荷多次作用下的零件靜強(qiáng)度可靠性模型4.5 疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)計(jì)算方法4.5.1 疲勞設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4.5.2 平均應(yīng)力修正4.5.3 疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)計(jì)算4.6 隨機(jī)疲勞可靠度預(yù)測(cè)的狀態(tài)分析方法4.6.1 非恒幅載荷下的剩余疲勞壽命分布4.6.2 隨機(jī)載荷下疲勞可靠性計(jì)算4.7 疲勞可靠度的統(tǒng)計(jì)平均算法4.7.1 概述4.7.2 疲勞可靠度計(jì)算的載荷統(tǒng)計(jì)加權(quán)平均模型4.7.3 疲勞壽命分布與循環(huán)應(yīng)力水平之間的關(guān)系4.7.4 統(tǒng)計(jì)平均算法與傳統(tǒng)的應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型的一致性第5章 機(jī)械系統(tǒng)可靠性5.1 系統(tǒng)可靠性經(jīng)典模型5.1.1 串聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型5.1.2 并聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型5.1.3 串-并聯(lián)系統(tǒng)可靠度模型5.1.4 并-串聯(lián)系統(tǒng)可靠度模型5.1.5 表決系統(tǒng)可靠度模型5.1.6 儲(chǔ)備系統(tǒng)可靠性模型5.1.7 復(fù)雜系統(tǒng)可靠性分析方法5.2 系統(tǒng)層可靠性分析與建模方法5.2.1 失效相關(guān)現(xiàn)象與機(jī)理5.2.2 系統(tǒng)層載荷-強(qiáng)度干涉模型5.3 系統(tǒng)可靠性的次序統(tǒng)計(jì)量模型5.3.1 基于次序統(tǒng)計(jì)量的系統(tǒng)可靠性模型5.3.2 模型分析與比較5.4 可靠性干涉模型的擴(kuò)展5.4.1 各零件承受不同載荷的系統(tǒng)可靠性模型5.4.2 由不同零件構(gòu)成的系統(tǒng)的可靠度模型5.5 參數(shù)化形式的系統(tǒng)可靠性模型5.5.1 系統(tǒng)可靠性模型離散化5.5.2 模型驗(yàn)證與分析5.6 載荷多次作用下的系統(tǒng)可靠性模型5.7 系統(tǒng)可靠性的有界性第6章 多元可靠性模型6.1 可靠性建模概述6.2 多層統(tǒng)計(jì)分析建模的方法6.3 載荷不確定性分解與分層表達(dá)6.4 強(qiáng)度退化規(guī)律6.5 四元可靠性模型6.5.1 零部件可靠性模型6.5.2 系統(tǒng)可靠性模型6.5.3 四元可靠性模型的退化形式及其與傳統(tǒng)模型的一致性6.6 四元可靠性模型的離散化形式第7章 失效率模型7.1 失效率曲線的形式7.2 離散失效率的概念及定義7.3 失效率建模方法7.3.1 失效率的含義及控制變量7.3.2 失效率基本方程7.3.3 失效率與載荷及強(qiáng)度分布參數(shù)之間的關(guān)系7.4 零件失效率方程7.5 系統(tǒng)失效率模型7.6 波浪形失效率曲線形成機(jī)制第8章 失效傳遞邏輯分析方法8.1 故障模式、效應(yīng)與危害性分析方法8.1.1 基本概念8.1.2 FMECA的層次與分析過程8.1.3 FMECA實(shí)施步驟8.2 危害性分析8.2.1 定性分析8.2.2 定量分析8.3 故障樹分析法8.3.1 故障樹基本概念8.3.2 故障樹基本符號(hào)8.3.3 故障樹的割集與路集8.4 故障樹建樹與分析方法8.4.1 建立故障樹的方法與步驟8.4.2 故障樹定性分析8.4.3 故障樹定量分析第9章 系統(tǒng)故障分析的Petri網(wǎng)模型9.1 Petri網(wǎng)及其在可靠性分析中的應(yīng)用9.2 Petri網(wǎng)模型9.3 基于Petri網(wǎng)的故障分析方法9.3.1 故障樹的Petri網(wǎng)模型表示9.3.2 Petri網(wǎng)用于可靠性定性分析9.3.3 Petri網(wǎng)模型用于故障診斷9.4 計(jì)算機(jī)輔助分析軟件設(shè)計(jì)9.4.1 程序工程的建立9.4.2 程序的編制9.5 內(nèi)燃機(jī)可靠性分析9.5.1 內(nèi)燃機(jī)故障事件9.5.2 故障樹分析9.5.3 Petri網(wǎng)模型分析第10章 多狀態(tài)系統(tǒng)可靠性分析10.1 多狀態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)理論10.1.1 多狀態(tài)系統(tǒng)的基本模型10.1.2 多狀態(tài)系統(tǒng)可靠性及其參數(shù)10.2 多狀態(tài)系統(tǒng)可靠性理論與基本方法10.2.1 路/割集分析法10.2.2 多值結(jié)構(gòu)函數(shù)分析法10.2.3 多狀態(tài)模塊分析法10.2.4 多值邏輯樹分析法10.3 隨機(jī)過程方法10.4 多狀態(tài)系統(tǒng)可靠性發(fā)生函數(shù)法10.4.1 串聯(lián)子系統(tǒng)的發(fā)生函數(shù)法10.4.2 并聯(lián)子系統(tǒng)的發(fā)生函數(shù)法10.4.3 串并聯(lián)系統(tǒng)的發(fā)生函數(shù)法10.4.4 鄰接系統(tǒng)的發(fā)生函數(shù)法10.4.5 橋路系統(tǒng)的發(fā)生函數(shù)法10.5 含共因失效的多狀態(tài)系統(tǒng)可靠性分析模型10.5.1 由二態(tài)單元組成的多狀態(tài)系統(tǒng)共因失效與可靠性分析10.5.2 由多態(tài)單元組成的多狀態(tài)系統(tǒng)共因失效與可靠性分析參考文獻(xiàn)附錄附表1 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表附表2 χ2分布表附表3 t分布表附表4 F分布表附表5 Γ函數(shù)表

章節(jié)摘錄

第1章 機(jī)械可靠性概述可靠性是應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛的學(xué)科，包括可靠性數(shù)學(xué)、可靠性物理和可靠性工程三個(gè)方面。機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)曾被看做機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的革命性變化、安全設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的重大改變。然而，可靠性理論方法體系目前尚不能完全滿足工程應(yīng)用需求，還處于發(fā)展過程之中。許多發(fā)達(dá)國(guó)家都把可靠性列為21 世紀(jì)有重要影響的戰(zhàn)略高技術(shù)。在機(jī)械工程領(lǐng)域，隨著產(chǎn)品本身功能復(fù)雜性的增加、市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高、人們對(duì)安全與環(huán)境問題的日益關(guān)注以及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要，可靠性設(shè)計(jì)、可靠性制造、以可靠性為中心的維護(hù)維修等概念、理論、方法、模型以及相關(guān)技術(shù)都在逐漸完善，其重要性與應(yīng)用價(jià)值也得到越來越多的體現(xiàn)。1.1 可靠性研究發(fā)展與現(xiàn)狀1.1.1 可靠性方法概述概率論是應(yīng)用最廣泛的一個(gè)數(shù)學(xué)分支，以概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過程為基礎(chǔ)的可靠性理論與方法也在諸多科學(xué)與工程領(lǐng)域中都有所應(yīng)用。在機(jī)械工程領(lǐng)域，Weibull 于20 世紀(jì)30年代研究了材料疲勞壽命的概率特征，提出了具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的Weibull 分布。Freudenthal 于1947年提出應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型［1］，該模型成為了機(jī)械零部件以及電子元器件可靠性設(shè)計(jì)的基本公式?？煽啃詫W(xué)者對(duì)該模型耳熟能詳，以至于在可靠性研究中遇到各種失效概率問題時(shí)，大都自然而然地用“干涉”的概念和分析方法去思考、研究、表達(dá)。迄今為止，應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型仍是機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)、計(jì)算的基本模型，在電子、控制元器件可靠性問題中也常有應(yīng)用。關(guān)于串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性，人們很早就認(rèn)識(shí)到失效并不總是發(fā)生于最薄弱環(huán)節(jié)，系統(tǒng)可靠性應(yīng)該是其零部件可靠性的某種平均值。隨后，數(shù)學(xué)家建立了一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型―― 系統(tǒng)可靠度等于各零件可靠度的乘積。1957年，美國(guó)電子設(shè)備可靠性咨詢委員會(huì)發(fā)表了標(biāo)題為“軍用電子設(shè)備可靠性”的電子產(chǎn)品可靠性理論和方法的奠基性文獻(xiàn)，標(biāo)志著可靠性已經(jīng)發(fā)展成為獨(dú)立的工程學(xué)科，由此也決定了傳統(tǒng)可靠性理論與方法的基本特點(diǎn)――主要涉及具有恒定失效率的二態(tài)元件以及各元件獨(dú)立失效的二態(tài)系統(tǒng)。在系統(tǒng)可靠性方面，機(jī)械系統(tǒng)與電器系統(tǒng)的傳統(tǒng)可靠性分析方法與模型基本相同，所使用的分析、建模方法都是根據(jù)零部件的可靠度計(jì)算系統(tǒng)可靠度。在可靠性計(jì)算中進(jìn)行隨機(jī)變量“干涉分析”的基本思想是，將應(yīng)力和強(qiáng)度作為兩個(gè)隨機(jī)變量來比較其相對(duì)大小。在同一坐標(biāo)系中畫出這兩個(gè)隨機(jī)變量的概率密度函數(shù)曲線時(shí)，一般都會(huì)有一部分重疊區(qū)域，稱為存在“干涉”現(xiàn)象，這表明有應(yīng)力大于強(qiáng)度（發(fā)生失效）的可能性。分別用h（y）和f（x）表示應(yīng)力和強(qiáng)度的概率密度函數(shù)，可以得出如下形式的零件可靠度R 的計(jì)算公式（強(qiáng)度隨機(jī)變量大于應(yīng)力隨機(jī)變量的概率），即應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型：R＝∫∞0h（y）∫∞yf（x）dxdy（1.1）這里，應(yīng)力和強(qiáng)度都是廣義的概念?？梢哉J(rèn)為，“應(yīng)力”（或“載荷”）是能導(dǎo)致零部件失效的任何因素，如機(jī)械載荷、溫度、腐蝕和輻射等；而“強(qiáng)度”是零部件抵抗相應(yīng)“應(yīng)力”（或“載荷”）的性能指標(biāo)。關(guān)于應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型，需要明確的是，它計(jì)算的是零部件在隨機(jī)載荷一次作用下不失效的概率。

編輯推薦

可靠性理論與方法有廣泛的工程應(yīng)用價(jià)值。機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)理念與方法的出現(xiàn)是機(jī)械工程領(lǐng)域中的一次革命性的進(jìn)步。在設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、材料評(píng)價(jià)、質(zhì)量控制和工程安全等方面，可靠性設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)與傳統(tǒng)的確定性設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)都有顯著不同。    謝里陽(yáng)等編著的《機(jī)械可靠性基本理論與方法(第2版)》較為系統(tǒng)地介紹了機(jī)械可靠性基本理論與方法，在內(nèi)容安排上采用先進(jìn)、適用、完整的原則，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(diǎn)，著重闡述機(jī)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(jī)械零件與機(jī)械系統(tǒng)可靠性問題的思想方法；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(xì)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(jìn)展。

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