可靠性工程第14讲.ppt

可靠性工程第十四讲 张志俭 College of Nuclear Science and Technology Harbin Engineering University 2007年10月18日 The End 第五章 机械零件可靠性设计简介 由于假设应力和强度相互独立，可知两独立事件同时发生的概率等于： 即处在 邻域 区间内，有应力强度干涉引起的结构可靠概率。 第五章 机械零件可靠性设计简介 对应应力的所有可能值，强度大于应力的概率为： 结构的失效概率为： 其中， 为强度的分布函数。 第五章 机械零件可靠性设计简介 另外，结构可靠度也可表述为应力小于强度，可推导出： 此时，结构的失效概率为： 其中， 为应力S的分布函数。 -*- College of Nuclear Science and Technology 第五章 机械零件可靠性设计简介 第五章 机械零件可靠性设计简介 一、机械产品可靠性的特点 机械产品的失效主要是耗损型失效（例如疲劳、老化、磨损和强度退化等），而电子产品的失效主要是由于偶然因素造成。 5.1 概述 第五章 机械零件可靠性设计简介 耗损型失效的失效率随事件增长，所以机械产品的失效率随时间的变化一般不是恒定值，符合这一特性的分布有： 正态分布 威布尔分布 对数正态分布 极值分布 第五章 机械零件可靠性设计简介 机械产品的失效模式很多，甚至同一零部件有多种重要的失效模式。 损坏型：如断裂、变形、塑性变形、裂纹； 退化型：如老化、腐蚀、磨损； 松脱型：如松动、脱焊； 失调型：间隙不当、行程不当、压力不当； 堵塞或渗漏型：如堵塞、漏油、漏气； 功能型：如性能不稳、下降或不正常等。 第五章 机械零件可靠性设计简介 机械产品的组成零部件多是非标准件，其失效统计值很分散，造成失效数据的统计困难，像电子产品那样预计其失效率也非常困难。 机械产品的不同失效模式之间往往是相关的，在进行可靠性分析时需要考虑失效模式相关性。如转动件的过度磨损往往是间隙不当造成的。 第五章 机械零件可靠性设计简介 二、机械产品可靠性工程的特点 强调根据以往的工程实践经验为基础，制定可靠性设计准则，并指导机械产品的可靠性设计。 长期积累 条理化、规范化 结合失效模式分析提出产品可靠性设计准则 第五章 机械零件可靠性设计简介 注重失效模式分析，以防止出现失效为设计宗旨。通过对失效模式、失效机理的研究，采用改进措施，防止失效的发生，使设计的产品达到预定的可靠性要求。 对可靠性关键件和重要件进行概率设计，确保关键件和重要件的可靠性达到设计要求。 第五章 机械零件可靠性设计简介 注意产品的维修性和使用操作问题。机械产品进入耗损失效阶段时，失效率急剧上升，此时产品的可靠性由提供的维修情况决定。因此，机械产品设计时应考虑使失效容易发现、易于检查、便于维修。 产品的可靠性预计。在相似产品以往可靠性信息的基础上，经分析后选用（失效模式、载荷条件、环境条件和使用条件的差异比较）。 第五章 机械零件可靠性设计简介 在产品研制过程中需重可靠性实验，必要时需进行现场可靠性试验，或收集使用现场的失效信息。对于复杂的机械产品，由于其体积大、成本高、费用高等原因不能进行可靠性试验，可采用较低层次（子系统、部件、组件或零件）的可靠性试验，综合试验结果、应力分析结果和类似产品的可靠性数据及产品现场使用情况，对其可靠性进行综合评价。 第五章 机械零件可靠性设计简介 5.2 应力强度干涉理论 一、基本概念 结构：是具有某种适用性的，能够承受和传递力的工程构造。 应力-强度模型：考虑到结构承力的特点，从结构失效的物理原因着手，运用概率和统计理论，得出结构可靠性的计算公式。 5.2.1 概述 第五章 机械零件可靠性设计简介 应力：是指对结构功能有影响的各种外界因素，是作用于结构上的外力或载荷（如力、力矩、过载、温度、湿度、冲击、振动、腐蚀和噪声，这些因素倾向于使结构产生破坏）。 在分析计算时，力学中所定义的应力亦然适用，但本质上这种应力是结构对输入量的响应。 结构强度：是指结构承受应力的能力。 第五章 机械零件可靠性设计简介 结构可靠度:结构强度大于施加在它上面的应力的概率。或者说，当施加于结构上的应力大于结构强度时，结构失效。 在结构可靠性问题中，凡是能够应用应力－强度模型描述其失效的一切产品统称为结构。这样，可以把应力－强度模型推广到机电产品和电子产品。 第五章 机械零件可靠性设计简介 二、基本假设 应力为一非负的随机变量或随机过程。用 或 表示。 强度为一非负的随机变量或随机过程。用 或 表示。 当应力不超过结构强度时，结构被认为是可靠的，否则认