第10章 可靠性设计与分析

第十章结构机构可靠性和可靠性灵敏度分析的展望可靠性是一个古老而又面临着新挑战的问题，它涉及 (1) 系统行为的描述和模拟，(2)系统行为的定量化，(3) 不确定性的描述、定量化和传递。

本书只是着重介绍了结构机构可靠性和可靠性灵敏度分析的一些经典方法和现在发展的新方法，研究在输入变量与系统行为之间关系确定，并且输入变量随机不确定性已知的条件下，不确定性的传递问题。

本书所介绍的这些方法只是可靠性工程涉及众多问题中的一个基本问题。

在结束本书的理论方法探讨之前，联系本书所研究的内容，对结构机构可靠性未来所需要研究的问题进行简单的展望。

1、输入变量不确定性的描述和定量化[1-14]一般输入变量的随机不确定性采用概率密度函数来描述，依据经典的概率统计理论，获取概率密度函数需要大量的样本数据，尤其是要准确获取密度函数的尾部时，则需要更大量的样本数据，而且往往影响系统行为失效概率的部分就是输入变量概率密度函数的尾部。

然而值得指出的是：由于经费和时间的限制，工程问题中的大样本数据往往是不可得的。

这使得可靠性研究人员投入了大量的精力和时间来研究小样本情况下母体概率密度函数的估计问题。

尽管挖掘小样本中关于母体信息的思路以及在同类产品中获取更多信息的方法是可取的，并且在今后相当长一段时间内基于这种思路的研究将在可靠性领域持续开展，但值得注意的是这种信息的挖掘和获取毕竟是有限的，因为小样本中本身所包含的信息量只是完整信息的一部分。

以有限的信息去推断完整的信息将承受一定的风险，了解并控制推断过程中的风险水平是保证所作推断有意义的前提。

另外，建立小样本情况下，输入变量不确定性的合适的描述模型也是解决信息不足问题的一个补充手段，如现在已在可靠性领域广泛研究的凸集描述模型和模糊描述模型等，还有各种描述的混合模型。

作为不足以获得概率密度函数情况下的必要补充，研究与样本信息量匹配的不确定性描述模型是输入变量不确定性描述和定量化方面的一项重要研究内容，并且在此基础上的各种不确定性描述模型的相容性也是今后可靠性领域的重要研究内容。

电子产品可靠性设计与试验技术及经典案例分析课程背景――为什么我们的产品设计好了，到了用户（现场）却返修率很高？――如何为客户提供有力的可靠性指标证据？MTBF的真正含义是什么？――MTBF与可靠度、失效率、Downtime 的关系如何？提高可靠真的降低返修率？――为何功率管在没超额定功率时仍然烧毁？――塑封集成电路为何有防潮要求？――如何开展热设计？――如何开展降额设计？――如何开展电路可靠性设计，例如继电器用在电路中，是否有潜在通路？CMOS电路真的省电吗？――如何开展加速寿命试验？――如何权衡试验应力？对于企业领导和研发工程师而言，诸如此类的问题可谓太多，尽快明白可靠性的指标和基本原理，使设计人员掌握一些可靠性设计技能，是我们迫切需要研究和解决的重大课题。

目前很多企业工程师在这方面缺乏实践经验，很多相关知识都是网络和书籍上面了解，但是，一方面在解决实际问题时光靠这些零散的理论是不足的，另一方面，这些“知识”也有可能对可靠性的实质理解造成误解，为帮助企业以及研发人员解决在实际产品设计过程中遇到的问题与困惑，我们举办此次《电子产品可靠性设计与试验技术及经典案例分析》高级训练班，培训通过大量的实际产品可靠性案例讲解，使得学员可以在较短时间内掌握解决可靠性技术问题的技能并掌握可靠性设计的基本思路！同时对企业缩短产品研发周期、降低产品研发与物料成本具有重要意义！======================================================================================课程特色---系统性：课程着重系统地讲述产品可靠性设计和试验的原理，产品可靠性设计的主要方法，产品常见的故障模式及其预防方法，课程以大量的案例来阐述产品可靠性设计的思路与方法,以及可靠性工作重点、工作方法、解决问题的技巧。

---针对性：主要针对电子产品可靠性设计和测试项目，及各种典型产品出现的不同问题时候的解决思路与方法。

基本的可靠性设计与分析技术模拟试题与答案一、单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)1. 下列关于可靠性的表述正确的是。

A.产品功能越多越可靠B.产品维修越多越可靠C.产品结构越简单越可靠D.产品的可靠性随着工作时间的增加而提高答案：C解答：组成串联系统的单元越多，产品的可靠度越低。

因此，提高产品可靠性的一个重要途径是在满足性能要求前提下尽量简化设计，产品越简单越可靠。

而产品的功能越多，维修越多，工作时间越长，产品的可靠性就越差。

2. 由4个单元组成串联系统，若每个单元工作1000小时的可靠度为0.9，则系统工作1000小时的可靠度为。

A.0.5561B.0.6561C.0.7561D.0.9000答案：B解答：串联模型是指组成产品的所有单元中任一单元发生故障都会导致整个产品故障的模型。

根据题意，可以得到：3. 是指组成产品的所有单元工作时，只要有一个单元不发生故障，产品就不会发生故障，也称为工作贮备模型。

A.并联模型B.串联模型C.串并联模型D.混联模型答案：A解答：产品典型的可靠性模型有串联模型和并联模型。

串联模型是指组成产品的所有单元中任一单元发生故障都会导致整个产品故障的模型，组成串联系统的单元越多，产品的可靠度越低；并联模型是指组成产品所有单元同时工作时，只要有一个单元不发生故障，产品就不会发生故障，又称工作贮备模型。

4. 产品的可靠性框图是用方框的形式表示产品中各单元之间的功能______，产品原理图表示产品各单元的______。

A.逻辑关系；物理关系B.物理关系；逻辑关系C.逻辑关系；统计关系D.物理关系；统计关系答案：A解答：对于复杂产品的一个或多个功能模式，用方框表示的各组成部分的故障或它们的组合如何导致产品故障的框图称为可靠性框图。

产品的可靠性框图表示产品中各单元之间的功能逻辑关系，产品原理图表示产品各单元的物理关系。

5. 组成串联系统的单元越多，产品的越低。

A.可靠度B.可信度C.维修性D.可用性答案：A6. 可靠性模型包括可靠性数学模型和。

可靠性课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解可靠性的基本概念，掌握评估和提升系统或产品可靠性的方法。

2. 学生能够运用所学知识，分析实际案例中存在的可靠性问题，并提出相应的解决策略。

3. 学生了解我国在可靠性领域的发展现状和趋势，认识到可靠性在工程技术领域的重要性。

技能目标：1. 学生能够运用可靠性理论和方法，对简单系统进行可靠性分析和评估。

2. 学生通过小组合作，完成对某一产品或系统的可靠性研究，提高团队协作和问题解决能力。

3. 学生能够运用信息技术手段，收集和整理可靠性相关资料，提高信息处理能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习可靠性课程，培养科学、严谨的学习态度，树立正确的价值观。

2. 学生在小组合作中，学会尊重他人，培养团队精神和沟通能力。

3. 学生通过了解可靠性在工程技术领域的作用，激发对相关学科的兴趣，增强社会责任感。

课程性质：本课程为专业基础课，旨在帮助学生建立可靠性基本概念，培养实际应用能力。

学生特点：学生具备一定的物理和数学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。

教学要求：结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际应用能力和创新能力。

通过小组合作、讨论等方式，培养学生的团队协作和沟通能力。

在教学过程中，关注学生的情感态度，引导他们形成正确的价值观。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。

二、教学内容1. 可靠性基本概念：介绍可靠性的定义、评价指标和分类，使学生了解可靠性的基础理论。

- 教材章节：第一章 可靠性基本概念- 内容列举：可靠性定义、可靠性函数、故障率、平均故障间隔时间等。

2. 可靠性分析方法：讲解常用的可靠性分析方法，如故障树分析、事件树分析、蒙特卡洛模拟等。

- 教材章节：第二章 可靠性分析方法- 内容列举：故障树分析、事件树分析、蒙特卡洛模拟、可靠性预测等。

3. 可靠性设计原则：介绍提高产品或系统可靠性的设计原则，包括冗余设计、容错设计等。

第10章可靠性设计与分析可靠性是指系统在规定的时间内能够正常运行的概率，是一个系统的重要性能指标。

在设计和分析中，可靠性是一个重要的考虑因素，因为它直接影响系统的可用性、维护成本以及用户对系统的满意度。

可靠性设计是指在设计过程中考虑和优化可靠性的方法和技术。

在可靠性设计中，需要确定系统的关键部件和功能，识别潜在的风险和故障点，并采取措施提高系统的可靠性。

可靠性设计的目标是通过降低系统故障的概率、增加系统的容错能力和故障恢复能力，提高系统的可靠性。

可靠性分析是指通过对系统进行分析和评估，确定系统的可靠性水平和存在的问题。

在可靠性分析中，可以采用多种方法，包括故障树分析、可靠性块图、失效模式与效应分析等。

通过可靠性分析，可以识别系统的脆弱点和风险，制定相应的改进措施，提高系统的可靠性。

在进行可靠性设计和分析时，需要考虑以下几个方面：1.系统结构：系统的结构对可靠性有着重要影响。

合理的系统结构可以提高系统的可靠性，使得系统更容易发现和隔离故障，减少故障传播的可能性。

在设计过程中，应根据系统的要求和功能，选择合适的系统结构。

2.故障模式与效应：了解系统的故障模式与效应对可靠性设计和分析至关重要。

通过分析系统的故障模式，可以预测系统的故障概率和效应，选择合适的设计策略和措施，提高系统的可靠性。

3.可用性评估：可用性是指系统在给定时间内正常运行的概率。

在可靠性设计和分析中，需要对系统的可用性进行评估。

通过评估系统的可用性，可以确定系统的可靠性水平，并找到影响系统可用性的关键因素，从而制定相应的改进措施。

4.故障模拟与测试：故障模拟与测试是可靠性设计和分析的重要手段。

通过模拟和测试系统的故障，可以了解系统的可靠性水平和存在的问题，找到关键故障点，并采取相应的措施，提高系统的可靠性。

5.可靠性预测与优化：可靠性预测是根据系统的设计和性能参数，对系统的可靠性进行预测和评估。

通过可靠性预测，可以了解系统的可靠性水平，选择合适的设计参数和措施，优化系统的可靠性。

第一章荷载类型1、荷载与作用在概念上有何不同？荷载：是由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。

作用：能使结构产生效应的各种因素总称。

2、说明直接作用和间接作用的区别。

将作用在结构上的力的因素称为直接作用，将不是作用力但同样引起结构效应的因素称为间接作用，如温度改变，地震，不均匀沉降等。

只有直接作用才可称为荷载。

3、作用有哪些类型？请举例说明哪些是直接作用？哪些是间接作用？①随时间的变异分类：永久作用、可变作用、偶然作用②随空间位置变异分类：固定作用、可动作用③按结构的反应分类：静态作用、动态作用。

4、什么是效应？是不是只有直接作用才能产生效应？效应：作用在结构上的荷载会使结构产生内力、变形等。

不是。

第二章重力1、结构自重如何计算？将结构人为地划分为许多容易计算的基本构件，先计算基本构件的重量，然后叠加即得到结构总自重。

2、土的重度与有效重度有何区别？成层土的自重应力如何计算？土的天然重度即单位体积中土颗粒所受的重力。

如果土层位于地下水位以下，由于受到水的浮力作用，单位体积中，土颗粒所受的重力扣除浮力后的重度称为土的有效重度。

3、何谓基本雪压？影响基本雪压的主要因素有哪些？基本雪压是指当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。

主要因素：雪深、雪重度、海拔高度、基本雪压的统计。

4、说明影响屋面雪压的主要因素及原因。

主要因素：风的漂积作用、屋面坡度对积雪的影响（一般随坡度的增加而减小，原因是风的作用和雪滑移）、屋面温度（屋面散发的热量使部分积雪融化，同时也使雪滑移更易发生）。

5、说明车列荷载与车道荷载的区别。

车列荷载考虑车的尺寸及车的排列方式，以集中荷载的形式作用于车轴位置；车道荷载则不考虑车的尺寸及车的排列，将车道荷载等效为均布荷载和一个可作用于任意位置的集中荷载形式。

第三章侧压力1.什么是土的侧压力？其大小与分布规律与哪些因素有关？土的侧向压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。

航空电子产品的可靠性设计与仿真试验一、引言1. 航空电子产品的发展概况2. 可靠性设计和仿真试验的重要性和意义二、可靠性设计原理1. 可靠性概念和指标2. 可靠性设计流程3. 可靠性设计的方法和技术三、航空电子产品可靠性仿真分析1. 仿真分析概述2. 仿真分析方法和技术3. 仿真分析工具的应用四、可靠性试验设计和实施1. 试验方法和流程2. 可靠性试验参数设计3. 可靠性试验的实施和结果分析五、可靠性设计的实现与应用1. 工程实践中的可靠性设计2. 可靠性设计的应用案例分析3. 未来可靠性设计的发展趋势六、结论1. 小结2. 可靠性设计和仿真试验的意义和前景。

第一章：引言随着航空技术的不断发展和进步，航空电子产品的需求越来越广泛。

航空电子产品不仅在军事领域有广泛应用，在航空航天、民用通信、遥感技术等各个方面都得到了广泛的应用。

由于航空电子产品的应用环境复杂且苛刻，其可靠性设计必须非常精细和严谨，以确保其安全性和稳定性。

本篇论文的主要探讨的是航空电子产品的可靠性设计与仿真试验。

在本章中，我们将首先介绍航空电子产品的发展概况，随后探讨可靠性设计和仿真试验的重要性和意义。

1.1 航空电子产品的发展概况随着近年来航空技术的快速发展，航空电子产品的需求和使用增长迅速。

从长远的发展看，无论是航空器上的控制系统和通信设施，还是在地面和地空系统上的各种航空设备，都需要高水平的航空电子技术的支持。

如今，航空电子产品已应用于雷达、导航设备、通信设备、电子对抗、平台控制等多个领域。

与此同时，航空电子产品的可靠性要求也更高，必须具有高度稳定性和可靠性，保证设备的长期稳定运行。

1.2 可靠性设计和仿真试验的重要性和意义航空电子产品的失效将直接影响到飞行安全，给飞行带来不可预知的风险和潜在的危害。

因此，航空电子产品的可靠性设计和仿真试验至关重要。

在过去的几十年中，可靠性设计和仿真试验一直被广泛运用于诸如航空航天、国防、制造、医疗等多个领域。

第一章荷载类型1、荷载与作用在概念上有何不同？荷载：是由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。

作用：能使结构产生效应的各种因素总称。

2、说明直接作用和间接作用的区别。

将作用在结构上的力的因素称为直接作用，将不是作用力但同样引起结构效应的因素称为间接作用，如温度改变，地震，不均匀沉降等。

只有直接作用才可称为荷载。

3、作用有哪些类型？请举例说明哪些是直接作用？哪些是间接作用？①随时间的变异分类：永久作用、可变作用、偶然作用②随空间位置变异分类：固定作用、可动作用③按结构的反应分类：静态作用、动态作用。

4、什么是效应？是不是只有直接作用才能产生效应？效应：作用在结构上的荷载会使结构产生内力、变形等。

不是。

第二章重力1、结构自重如何计算？将结构人为地划分为许多容易计算的基本构件，先计算基本构件的重量，然后叠加即得到结构总自重。

2、土的重度与有效重度有何区别？成层土的自重应力如何计算？土的天然重度即单位体积中土颗粒所受的重力。

如果土层位于地下水位以下，由于受到水的浮力作用，单位体积中，土颗粒所受的重力扣除浮力后的重度称为土的有效重度。

3、何谓基本雪压？影响基本雪压的主要因素有哪些？基本雪压是指当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。

主要因素：雪深、雪重度、海拔高度、基本雪压的统计。

4、说明影响屋面雪压的主要因素及原因。

主要因素：风的漂积作用、屋面坡度对积雪的影响（一般随坡度的增加而减小，原因是风的作用和雪滑移）、屋面温度（屋面散发的热量使部分积雪融化，同时也使雪滑移更易发生）。

5、说明车列荷载与车道荷载的区别。

车列荷载考虑车的尺寸及车的排列方式，以集中荷载的形式作用于车轴位置；车道荷载则不考虑车的尺寸及车的排列，将车道荷载等效为均布荷载和一个可作用于任意位置的集中荷载形式。

第三章侧压力1.什么是土的侧压力？其大小与分布规律与哪些因素有关？土的侧向压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的土压力。