系統(tǒng)可靠性理論

前言

可靠性理論的誕生可以追溯到20世紀40年代，它雖然提出較晚，但發(fā)展得非常迅速；它首先在關(guān)國的航空、電子等工業(yè)部門應(yīng)用發(fā)展起來，隨即在前蘇聯(lián)、日本等國家相繼應(yīng)用推廣。20世紀70年代，由于各種各樣的電子設(shè)備或系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、工業(yè)生產(chǎn)部門以及人們的日常生活中，大大提高了生產(chǎn)、生活中的安全可靠性。進入21世紀后，提高產(chǎn)品的可靠性和系統(tǒng)可靠性，已成為保障系統(tǒng)安全性和產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑，同時系統(tǒng)可靠性理論已經(jīng)在土木、勘察、機械、安全、信息等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用?？煽啃岳碚摰闹匾员桓餍袠I(yè)認識的同時，許多高校特別是理工科院校已把可靠性理論課程列入到教學(xué)計劃中。1994年我校在工程技術(shù)學(xué)科研究生課程中開設(shè)了可靠性工程課程，2002年又在本科生中開設(shè)可靠性理論課程。本書就是在此基礎(chǔ)上，根據(jù)近年來的教學(xué)體會和我校專業(yè)的特點，收集國內(nèi)外近年來的最新成果，整理編寫而成。本書的特點是每章有學(xué)習(xí)要點、閱讀材料和習(xí)題，便于進一步理解和掌握所學(xué)相關(guān)內(nèi)容。本教材適用32～48學(xué)時。本書在編寫過程中，得到了中國地質(zhì)大學(xué)（北京）國家特色專業(yè)及北京市特色專業(yè)——勘察技術(shù)與工程建設(shè)的資助，得到了眾多學(xué)者的大力支持。鐔志偉、王仙、彭景和瞿葉高參與了本書部分章節(jié)編寫工作，在圖表繪制和校對方面得到了張琴、王兆芹、李季、戴聯(lián)雙、岳仁田等給予的幫助，我們在此謹表誠摯的謝意。同時，在本書誕生之際，借此機會感謝本書引用參考文獻的所有作者和學(xué)者！由于作者水平有限，在編著本書中定會存在不足和錯誤之處。希望廣大讀者批評和指正。

內(nèi)容概要

　　《系統(tǒng)可靠性理論》系統(tǒng)介紹了可靠性基本理論和工程應(yīng)用方法。詳述了可靠性的基本知識、可靠性特征量及可靠性預(yù)計、分配、設(shè)計等相關(guān)內(nèi)容；全面分析了人機系統(tǒng)可靠性理論和網(wǎng)絡(luò)可靠性的基本知識；重點闡述了系統(tǒng)可靠性分析方法及其相關(guān)理論在工程上的應(yīng)用。　　該書內(nèi)容系統(tǒng)、全面，可以作為工科院校的勘察、土木、機械、安全、信息、電氣及自動化、儀器儀表工程等專業(yè)領(lǐng)域的本科生和研究生教材使用，也可供從事工程設(shè)計、研究、質(zhì)量管理的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第一章 緒論第一節(jié) 可靠性的基本概念1.可靠性的定義2.狹義可靠性和廣義可靠性3.固有可靠性和使用可靠性4.工程可靠性第二節(jié) 材料的隨機變異性與可靠性第三節(jié) 工程產(chǎn)品失效原因第四節(jié) 可靠性的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀第五節(jié) 可靠性在生產(chǎn)中的重要作用第六節(jié) 可靠性的研究內(nèi)容【閱讀材料】習(xí)題一第二章 可靠性工程中的特征量第一節(jié) 概率論基礎(chǔ)知識1.概率論的基本概念2.大數(shù)定律和中心極限定律第二節(jié) 可靠性工程中的特征量1.可靠度與不可靠度2.失效率及失效分布3.平均壽命4.可靠壽命第三節(jié) 可靠性理論中常用的概率分布第四節(jié) 可靠性特征量的選取1.指數(shù)分布2.正態(tài)分布3.其他分布和未知分布4.特征量的選取序列【閱讀材料】習(xí)題二第三章 系統(tǒng)可靠性預(yù)計與分配第一節(jié) 系統(tǒng)的工程結(jié)構(gòu)圖和可靠性框圖第二節(jié) 不可修復(fù)系統(tǒng)可靠性模型預(yù)測1.串聯(lián)系統(tǒng)2.并聯(lián)系統(tǒng)3.m／n(G)表決系統(tǒng)4.混聯(lián)系統(tǒng)5.旁聯(lián)系統(tǒng)第三節(jié) 可靠性預(yù)計1.概述2.應(yīng)力分析預(yù)計法3.元器件計數(shù)法4.上下限法5.蒙特卡洛法第四節(jié) 可靠性指標分配1.概述2.等同分配法3.阿林斯分配法4.AGREE分配法【閱讀材料】習(xí)題三第四章 可靠性設(shè)計方法第一節(jié) 概述1.可靠性設(shè)計的重要性及必要性2.可靠性設(shè)計的基本內(nèi)容第二節(jié) 電子元器件的選擇與降額設(shè)計1.元器件的選擇2.降額設(shè)計第三節(jié) 容差與漂移設(shè)計1.均方根偏差設(shè)計法2.最壞情況設(shè)計法第四節(jié) 概率設(shè)計工程方法1.概述2.應(yīng)力一強度分布干涉理論3.安全系數(shù)與可靠度關(guān)系4.拉伸載荷下的拉桿設(shè)計【閱讀材料】習(xí)題四第五章 人機系統(tǒng)的可靠性第一節(jié) 人機系統(tǒng)的分析1.人機系統(tǒng)的定義2.影響人的可靠性因素3.人因差錯的表現(xiàn)類型4.人因差錯的概率估計第二節(jié) 人機系統(tǒng)的可靠度和故障率1.人機系統(tǒng)的故障率2.人機系統(tǒng)可靠性設(shè)計原則3.人機系統(tǒng)可靠度的計算4.提高人機可靠性的途徑【閱讀材料】習(xí)題五第六章 系統(tǒng)可靠性失效分析第一節(jié) 系統(tǒng)故障樹分析1.概述2.故障樹建立的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)3.故障樹的編制4.故障樹的定性分析5.故障樹的定量分析6.故障樹分析法的優(yōu)缺點第二節(jié) 故障樹與可靠性框圖比較1.可靠性框圖與故障樹關(guān)系2.可靠性框圖和故障樹計算結(jié)果的討論第三節(jié) 系統(tǒng)事故風(fēng)險分析1.風(fēng)險概念2.風(fēng)險計算步驟第四節(jié) 事件樹分析1.事件樹的編制2.事件樹分析3.應(yīng)用舉例第五節(jié) 失效模式、后果與嚴重度分析1.概述2.失效模式與后果分析(FMEA)3.嚴重度分析(CA)【閱讀材料】習(xí)題六第七章 網(wǎng)絡(luò)可靠度的計算方法1.狀態(tài)枚舉法2.全概率分解法3.最小徑集法求可靠度4.最小割集法求可靠度5.最小徑集與最小割集的轉(zhuǎn)換6.不交布爾代數(shù)求解網(wǎng)絡(luò)可靠度【閱讀材料】習(xí)題七第八章 系統(tǒng)可靠性的工程應(yīng)用第一節(jié) 可靠性在礦山領(lǐng)域的應(yīng)用1.通風(fēng)系統(tǒng)可靠性2.礦山排水設(shè)備可靠性優(yōu)化第二節(jié) 可靠性在土木工程中的應(yīng)用1.邊坡穩(wěn)定性的可靠性分析2.基坑工程的故障樹分析第三節(jié) 可靠性工程在設(shè)備安全管理上的應(yīng)用附表參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：“規(guī)定的條件”是產(chǎn)品可靠性定義中最重要而又最容易被忽視的部分。產(chǎn)品的可靠性受“規(guī)定的條件”所制約，不同條件產(chǎn)品的可靠性可能截然不同，離開了具體條件談?wù)摽煽啃允呛翢o意義的。（3）規(guī)定時間與可靠性非常密切的是關(guān)于使用期限的規(guī)定，因為可靠性是一個有時間性的定義。對時間的要求一定要明確。時問可以是時間，也可以是區(qū)間，有時對某些產(chǎn)品給出相當于時問的一些其他指標可能會更明確，例如對汽車的可靠性可規(guī)定行駛里程（距離）；有些產(chǎn)品的可靠性則規(guī)定周期、次數(shù)等會更恰當些。（4）規(guī)定功能所謂完成“規(guī)定功能”是指研究對象（產(chǎn)品）能在規(guī)定的功能參數(shù)和使用條件下正常運行（或者說不發(fā)生故障或者失效），完成所規(guī)定的正常工作。亦指研究對象（產(chǎn)品）能在規(guī)定的功能參數(shù)下保持正常的運行。應(yīng)注意“失效”不一定僅僅指產(chǎn)品不能工作，因為有些產(chǎn)品雖然還能工作，但由于其功能參數(shù)已漂移到規(guī)定界限之外了，即不能按規(guī)定正常工作，也視為“失效”。對于產(chǎn)品可靠性這一概念的理解，除了要弄清該產(chǎn)品的功能是什么，其失效或故障（喪失規(guī)定功能）是怎樣定義的。還要注意產(chǎn)品的功能有主次之分，故障也有主次之分。有時次要的故障不影響主要功能，因而也不影響完成主要功能的可靠性。還要注意，即使同一產(chǎn)品，在不同條件下其功能往往是不同的。因此，生產(chǎn)方或質(zhì)量認證方對產(chǎn)品性能的規(guī)定是十分嚴密的，通常在產(chǎn)品說明書上列出全部性能參數(shù)作為規(guī)定功能的度量，但使用者往往只考慮在具體使用條件下所需要的功能而忽視其認為不影響正常工作的其他功能上的失效。產(chǎn)品的可靠性可以針對產(chǎn)品完成某種功能而言，也可以針對產(chǎn)品的多種功能綜合而言。（5）概率用概率來度量產(chǎn)品的可靠性時就是產(chǎn)品的可靠度，把可靠性的概念用具體的數(shù)學(xué)形式概率表示，這是可靠性技術(shù)發(fā)展的出發(fā)點，也是可靠性數(shù)量化的標志。因為用概率來定義可靠度后，對元件、組件、零件、部件、機器、設(shè)備、系統(tǒng)等產(chǎn)品的可靠程度的測定、比較、評價、選擇等才有了共同的基礎(chǔ)，對產(chǎn)品可靠性方面的質(zhì)量管理才有了保證，對系統(tǒng)的安全性才可以評價，才能夠研究系統(tǒng)的風(fēng)險等問題。綜上所述，討論系統(tǒng)的可靠性問題時，必須明確對象、使用條件、使用期限、規(guī)定的功能等因素，可靠度是可靠性的定量表示，其特點是具有隨機性。因此，概率論和數(shù)理統(tǒng)計理論是可靠性理論進行定量計算的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

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《系統(tǒng)可靠性理論》：高等學(xué)校工程技術(shù)系列教材。

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