可靠性工程 设计、试验、分析、管理 上PDF电子书下载

目录 1

可靠性概论 1

第一篇 可靠性设计（一）基础技术 26

引言（可靠性设计概述） 26

第一章 环境条件 30

1.1 概述 30

1.2 环境分类 31

1.3 环境影响与失效模式 33

1.4 核辐射效应 36

1.5 复合环境 39

小结 41

参考文献 41

第二章 系统可靠性模型 43

2.1 产品定义和可靠性框图的建立 43

2.2 布尔代数和容斥原理简介 48

2.2.1 布尔代数 48

10.2.2 结构失效模式 51

2.2.2 容斥原理 52

2.3 串联系统 55

2.4 并联系统 56

2.5 贮备冗余系统 58

2.6 表决系统 61

2.6.1 “n中取k”（k-out-of-n∶G）系统 61

2.6.2 n∶k交叉贮备系统 66

2.6.3 “n中取k至r”系统〔17〕 70

2.6.4 “n中取连续k”系统〔13-15〕，〔20〕 71

2.7 一般网络可靠性 74

2.7.1 结构函数 74

2.7.2 状态枚举法 77

2.7.3 概率图法 78

2.7.4 全概率分解法 79

2.7.5 最小路法 81

2.8 网络可靠性的不交型算法 83

2.8.1 不交型布尔代数及其运算规则 83

2.8.2 直接不交化算法 87

2.8.3 不交最小路法〔6〕 90

小结 94

习题 95

参考文献 97

第三章 可靠性预测和分配 99

3.1 系统可靠性指标论证 99

3.2 可靠性预测〔1〕〔2〕 102

3.2.1 可靠性预测的目的、意义和方…法 102

3.2.2 元器件计数可靠性预测法 103

3.2.3 元器件应力分析可靠性预测法 105

3.2.4 讨论 109

3.2.5 全寿命期可靠性预测模型［3］ 110

3.3 可靠性分配 112

3.3.1 可靠性分配的原则、方法和步骤 112

3.3.2 串联系统可靠性分配 113

3.3.3 有并联冗余单元时的可靠性分配 115

3.3.4 可靠性分配的代数方法 116

3.3.5 可靠性分配的“努力最小算法” 118

3.4.1 概述 120

3.4 冗余系统可靠性优化 120

3.4.2 Lagrange乘子法 121

3.4.3 动态规划法 123

3.4.4 求解冗余系统可靠性极大的一个直接寻查法 129

3.4.5 求耗用资源极小的一个直接寻查算法〔12〕 133

小结 139

习题 141

参考文献 141

第四章 失效模式、后果与严重度分析 142

4.1 概述 142

4.2.1 FMEA方法 143

4.2 FMEA 143

4.2.2 FMEA实例 151

4.2.3 电子系统的FMEA 159

4.2.4 FMEA评审准则 166

4.2.5 FMEA的用途 167

4.3 失效严重度分析 168

4.3.1 定性分析 169

4.3.2 分量分析 169

4.3.3 严重度分析实例 172

4.3.4 严重度矩阵 172

4.3.5 严重度分析的用途 177

小结 177

参考文献 178

习题 178

5.1 故障树分析法概说 179

第五章 故障树分析 179

5.2 建造故障树 181

5.2.1 建树的准备工作 183

5.2.2 建树基本规则 185

5.2.3 演绎法建树举例——压力罐系统故障树的建造 188

5.2.4 信号流图法建树 198

5.2.5 善于用计算机辅助建树 212

5.3 单调关联系统故障树的定性分析 213

5.4 单调关联系统故障树定量分析 223

5.4.1 由最小割集计算顶事件概率 223

5.4.2 定量化的近似方法 226

5.4.3 可修系统故障树顶事件发生频率计算 228

5.4.4 重要度划算 229

5.5 NP困难和FTA新途径 233

5.6 FTA研究趋势 243

5.6.1 非单调关联系统故障树分析 243

5.6.2 多状态故障树分析 249

5.6.3 共因失效事件分析 253

小结 258

习题 259

参考文献 261

6.1 元器件的选用与控制 266

第六章 电子系统可靠性设计 266

6.1.1 电子元器件的失效 267

6.1.2 典型的失效率曲线 268

6.1.3 失效速率模型 270

6.1.4 元器件现场失效率模型的建立 272

6.1.5 环境因子 274

6.1.6 元器件的筛选和老炼 275

6.1.7 电子元器件的降额使用 283

6.1.8 我国电子元器件标准概况 287

附录6-1 289

参考文献 292

6.2.1 元器件的正确使用及选用优选电路 293

6.2 电路与系统的可靠性设计 293

6.2.2 尽可能简化设计及简化的原则 295

6.2.3 最坏情况设计及边缘性能试验 296

6.2.4 电路漂移分析 300

6.2.5 误差及统计性分析 302

6.2.7 过渡过程的分析 308

6.2.6 稳定性分析 308

小结 310

习题 312

参考文献 313

6.3 潜电路分析 313

6.3.1 潜电路分析的重要性 313

6.3.2 潜电路的分析方法 314

6.3.3 数字逻辑的潜电路分析 319

6.3.4 软件的潜通路分析 320

6.3.5 硬件及软件的综合性分析 321

参考文献 322

6.4 热设计 323

6.4.1 概述 323

6.4.2 传热路径和热流动方式 326

6.4.3 元器件的热设计 328

6.4.4 印刷电路板的热设计 331

6.4.5 机箱的热设计 332

6.4.6 热设计中热管的应用 334

6.4.7 电子设备热设计程序 334

参考文献 337

6.5 耐环境设计 337

6.5.1 温度防护 338

6.5.2 湿气防护［12］［13］ 339

6.5.3 盐雾和腐蚀防护 339

6.5.4 低气压防护 344

6.5.5 霉菌防护 345

6.5.6 冲击、振动和噪声的防护 345

6.5.8 瞬时核辐射的防护和加固［6］［9］［10］［11］［16］ 348

6.5.7 防爆［13］ 348

6.5.9 核电磁脉冲的防护和加固［7］［8］［16］ 350

6.5.10 空间电子设备抗辐射设计 351

6.5.11 局部环境控制 353

小结 357

参考文献 358

第七章 冗余技术与容错设计 360

7.1 概述 360

13.3 寿命周期总费用的估算 361

7.2 冗余设计的基本原则 361

7.3 分立元件的冗余技术 364

7.4 模拟电路的冗余技术 369

7.4.1 并行冗余的实现方式 369

7.4.2 备件切换冗余的实现方式 370

7.4.3 三重冗余的模拟输出表决电路 371

7.5 数字逻辑电路及系统的冗余技术 373

7.6 自动重构容错系统 379

7.7 容错计算机系统 384

7.8 发展趋势 389

习题 390

参考文献 391

第八章　参数优化设计——三次设计 392

8.1 概述 392

8.2　质量损失函数概念 393

8.2.1 质量损失函数的近似表达式 393

8.2.2 功能界限与容许差 394

8.3　三次设计简介 396

8.3.1 系统设计 396

8.3.2 参数设计 397

8.3.3 容许差设计 399

8.4 有源低通滤波器的三次设计 403

8.4.1 系统设计 403

8.4.2 参数设计 405

8.4.3 容差设计 414

8.4.4　实验验证 416

小结 417

参考文献 417

第九章 电磁兼容性 418

符号及缩语 418

9.1 概述 419

9.2 干扰源及交连通道 420

9.2.1 干扰源 420

9.2.2 干扰交连通道 423

9.2.3 干扰交连数学模型 430

9.3 电磁兼容性设计［1］［2］［4］［5］［6］ 434

9.3.1 接地与搭接 437

9.3.2 屏蔽 441

9.3.3 滤波 442

9.3.4 电缆网设计 442

9.3.5 仪器电路EMC设计［1］［2］［5］［6］［40］［41］ 444

9.3.6 结构电磁兼容性设计 454

9.3.7 材料、零组件及工艺 455

9.3.8 防雷电 456

9.3.9 火箭防静电 458

9.3.10 卫星防静电放电（ESD）43～45 460

9.3.11 电爆器件的EMC问题［35］［32］ 465

9.4 系统EMC分析程序 469

9.4.1 系统EMC的分析的主要步骤 470

9.4.2 计算机EMC分析步骤 475

9.5 标准与规范 482

9.5.1 主要EMC标准与规范 482

9.5.2 术语及单位制 483

9.5.3 主要标准及规范的内容简介 487

9.6 试验与测试 492

9.7 EMC管理 497

小结 502

参考文献 505

第十章 机械-结构可靠性设计 508

10.1 概述 508

10.2 材料与结构的失效模式 510

10.2.1 材料失效模式 510

10.3 一般设计程序 512

10.4.1 概述 515

10.4 应力与强度的散布 515

10.4.2 常见的应力、强度概率分布 518

10.5.1 安全系数及其不足之处 520

10.5 安全系数与可靠性 520

10.5.2 应力强度干涉理论 521

10.5.3 基于统计分析的安全系统 527

10.6 可靠性设计计算 531

10.6.1 正态分布函数代数运算 531

10.6.2 机械零件可靠性设计计算 535

10.6.3 结构可靠性计算的图解法 541

10.6.4 参数敏感度分析 544

10.6.5 结构可靠性设计实例 546

10.7 飞行器结构 557

10.7.1 概述 557

10.7.2 安全系数的选定 558

10.7.3 试验策略 561

10.7.4 可靠性计算问题 565

10.8 疲劳强度可靠性设计 567

10.8.1 疲劳强度可靠性设计 567

10.8.2 薄壁零组件疲劳设计问题 576

10.9 材料强度规范 579

小结 583

习题 584

附表 587

参考文献 588

小结 599

第十一章 人机工程 599

参考文献 599

12.1 软件可靠性的基本特征量 600

第十二章 软件可靠性 600

12.2 软件设计和生产 605

12.3 软件可靠性管理 611

12.4 软件可靠性的数学模型 616

小结 622

第二篇 可靠性设计（二） 623

参考文献 623

引言 623

线路与产品应力分析及若干专题 623

第十三章 质量可靠性成本及寿命周期总费用 624

13.1 金钱的时值及产品的寿命周期总费用 624

13.2 质量可靠性成本 628

13.4 系统可靠性及费用的权衡 634

小结 641

参考文献 641

目录 643

第三篇 可靠性试验与分析 643

引言 643

第十四章 可靠性试验 644

14.1 概述 644

14.2.1 可靠性增长试验的意义 649

14.2 可靠性增长管理 649

14.2.2 可靠性增长的数学模型与应用 651

14.3 环境实验 659

14.3.1 单项环境实验 659

14.3.2 综合环境试验 660

14.4 寿命试验 662

14.4.1 寿命试验的意义与分类 662

14.4.2 工作寿命试验 663

14.4.3 贮存寿命试验 665

14.4.4 加速寿命试验 671

14.5 验证性试验 675

14.5.1 设计鉴定与生产验收 675

14.5.2 单式寿命抽样方案 676

14.5.3 序贯寿命抽样方案 680

14.6 环境应力筛选 685

14.6.1 环境应力筛选的意义 686

14.6.2 高效应力筛选 687

小结 693

习题 694

附表 695

参考文献 697

第十五章 失效物理分析 698

15.1 概述 698

15.1.1 失效物理分析的概念和基本内容 698

15.1.2 失效物理分析在可靠性工程中的作用 701

15.1.3 两个物理模型 706

15.2 失效分析 707

15.2.1 失效分析的概念 707

15.2.2 失效分析在可靠性工程中的地位 708

15.2.3 失效分析的思路和方法 710

15.2.4 不合格品分析 715

15.3 电子元器件的失效机理 716

15.3.1 半导体元器件的失效机理 717

16.2.2 点估计 734

16.2.3 区间估计 735

15.3.2 阻容元件的失效机理 739

15.4 金属构件的失效机理 740

15.4.1 疲劳断裂 741

15.4.2 脆断 745

15.4.3 腐蚀失效 748

15.4.4 应力腐蚀 750

15.4.5 韧性断裂 751

15.4.6 磨损 753

15.5 失效物理分析的手段 755

15.5.1 概述 755

15.5.2 几种主要分析测试仪器简介 757

小结 773

参考文献 774

符号表 776

16.1 参数为二项分布时可靠性估计 776

16.1.1 点估计 776

第十六章 可靠性统计分析（一） 776

单元产品可靠性估计 776

16.1.2 区间估计 778

16.2 寿命为指数分布时可靠性估计 780

16.2.1 寿命试验分类 781

16.3 寿命为威布尔分布时可靠性估计 803

16.3.1 图估法 806

16.3.2 数值法 818

习题 826

小结 826

参考文献 828

第十七章 可靠性统计分析（二） 829

正态型参数可靠性估计 829

符号表 829

17.1 正态分布参数估计 829

17.1.1 单一总体参数估计 830

17.1.2 多总体参数估计 833

17.1.3 性能参数综合 843

17.2 性能可靠性估计 847

17.2.1 性能可靠性定义 847

17.2.2 单侧性能可靠性置信下限 849

17.2.3 双侧性能可靠性置信下限 852

17.3 结构可靠性估计 857

17.4 对数正态分布参数与可靠性估计 862

小结 866

习题 866

参考文献 868

第十八章 系统可靠性综合与Monte—Carlo模拟 870

符号表 870

18.1 金字塔式可靠性综合 870

18.1.1 概述 870

18.1.2 成败型试验的产品可靠性综合 872

18.1.3 指数寿命型试验的产品可靠性综合 876

18.1.4 成败型与指数型产品可靠性综合 880

18.3 系统可靠性评定的一般步骤 888

18.2 环境因子估算方法 892

18.2.1 指数寿命型 896

18.2.2 成败型 897

18.4 蒙特卡罗方法（Monte Carlo Method） 903

18.4.1 随机数的产生 903

18.4.2 系统模拟的Monte-Carlo方法 912

18.4.3 系统模拟方法的效率 916

小结 919

习题 919

参考文献 920

第十九章 可靠性估计的Bayes方法 922

19.1　Bayes方法的基本公式 922

19.2 成败型试验串联系统可靠性Beyes置信下限 929

19.3 成败型试验串联系统可靠性综合的Los Alanos方法 937

19.4.1 经验Beyes的基本想法 944

19.4 经验Bayes方法 944

19.4.2 直接法 945

19.4.3 间接法 949

19.5 Bayes方法的研究与应用现状 951

参考文献 952

第四篇 生产与使用可靠性 954

引言 954

第二十章 统计质量控制 956

20.1 控制图及过程能力指数 956

20.1.1 产品质量的稳定性和一致性 956

20.1.2 数据的收集和整理 957

20.1.3 控制图的基本原理 961

20.1.4 均值一极差控制图（？-R图） 963

20.1.5 过程能力指数 965

20.1.6 控制图的使用 968

20.2 计数抽样检验 970

20.2.1 抽样检验的必要性和作用 970

20.2.2 计数一次抽样方案 971

20.2.3 抽查特性曲线（OC曲线）和两种错误判断 971

20.2.4 百分比抽样的不合理性 978

20.2.5 标准型的抽样方案和LTPD方案 979

20.2.6 计数二次抽检和计数序贯抽检方案 984

20.3 计量抽样检验 990

20.3.1 用总体均值衡量产品质量的情形 990

20.3.2 用总体不合格品率衡量产品质量的情形 995

20.4 计数调整型抽样方案GB2823介绍 999

20.4.1 适用范围和特点 999

20.4.2　GB2828的结构 1001

20.4.3 抽检方案的选取与实施 1007

20.5.1 适用范围和特点 1009

20.5 计量调整型抽检方案ISO3951-81介绍 1009

20.5.2　ISO3951-31的结构 1012

20.5.3　ISO3951-81的判断规则 1014

20.5.4 方案的选取与实施 1021

小结 1023

习题 1024

参考文献 1025

第二十一章 可维修性工程 1026

21.1 概述 1026

21.1.1 衡量可维修性的指标 1026

21.1.2 维修与可维修性 1027

21.1.3 不同类型产品的可维修性 1029

21.2 不能工作时间与修复时间 1032

21.2.1 不能工作时间的组成 1033

21.2.2 失效事件与维修记录 1035

21.2.3 影响不能工作时间的因素 1037

21.3 可维修性的分配和预测 1040

21.3.1 可维修性分配 1040

21.3.2 可维修性预测 1045

21.4 可维修性设计准则 1054

21.4.1 设计检检一览表 1055

21.4.2 封装结构设计 1056

21.4.3 标准化与互换性 1057

21.4.4 人机系统设计 1059

21.4.5 安全性 1059

21.4.6 测试与检测 1061

21.5 电子系统可维修性的设计 1064

21.5.1 检测及维修方法的分类 1064

21.5.2 可维修性设计的基本原则 1065

21.5.3 内部测试电路及设备（BIT/BITE） 1066

21.5.4 单元部件的检错方法：自检错电路 1070

21.5.5 系统故障的诊断方法 1072

21.6 可维修性验证 1075

21.6.1 可维修性验证的两种方法 1076

21.6.2 可维修性验证计划的两种规定 1080

21.7 可维修系统有效性与维修策略分析 1082

21.7.1 可维修系统的可靠性数量指标 1083

21.7.2 马尔可夫型可维修系统有效性分析 1086

21.7.3 基本维修策略 1100

21.7.4 有效性的统计评定 1113

小结 1117

参考文献 1118

第二十二章 可靠性管理 1120

22.1 概述 1120

第五篇 可靠性管理 1120

22.2 可靠性控制计划 1122

22.3 可靠性保障体系 1126

22.4 元器件与外协件控制 1129

22.5 设计评审 1130

22.6 可靠性增生管理 1132

22.7 失效反馈、分析、与改正制度 1133

22.8 数据管理 1134

22.9 产品技术状态管理 1136

22.10 可靠性教育 1139

小结 1139

参考文献 1140

设计检查清单例 1142

习题答案 1159

数学用表 1167