机械可靠性基本理论与方法PDF电子书下载

第1章 机械可靠性概述 1

1.1 可靠性发展历史与现状 1

1.1.1 机械可靠性工程概述 1

1.1.2 复杂载荷环境下的可靠性问题 3

1.1.3 传统可靠性理论与方法及其基本假设 6

1.2 机械可靠性理论、方法与模型中的基本概念与基本问题 7

1.2.1 可靠性、概率与失效 7

1.2.2 失效率及失效率-时间关系 8

1.2.3 成本-可靠性关系 11

1.2.4 可靠性干涉分析方法、模型及其应用 11

1.2.5 零件静强度失效概率计算与载荷效应 12

1.2.6 损伤等效与失效概率等效一致性问题 13

1.2.7 系统可靠性与零件可靠性之间的关系 14

1.2.8 零件或系统状态的多态性 15

1.3 可靠性指标 16

1.3.1 寿命分布、可靠度与失效概率 16

1.3.2 寿命分布参数 16

1.3.3 失效率函数 18

第2章 可靠性数学基础 20

2.1 随机事件及其概率 20

2.1.1 随机试验与随机事件 20

2.1.2 事件之间的关系与运算 20

2.1.3 概率定义 21

2.1.4 概率基本运算法则 22

2.2 随机变量及其分布的数字特征 23

2.2.1 随机变量 23

2.2.2 随机变量分布的数字特征 24

2.2.3 矩发生函数 27

2.3 随机变量函数的分布 28

2.3.1 一维随机变量函数的分布 28

2.3.2 二维随机变量函数的分布 29

2.3.3 随机变量的可加性 29

2.4 统计量与统计方法 30

2.4.1 母体与样本 30

2.4.2 统计量与样本分布 31

2.5 泊松随机过程 31

2.6 发生函数方法 33

2.6.1 发生函数的定义 33

2.6.2 发生函数法的计算复杂度 37

2.6.3 基于发生函数法的系统可靠度计算 37

2.6.4 发生函数复合算子的特性 39

第3章 可靠性问题中常用的分布函数 42

3.1 二项分布 42

3.1.1 二项分布率及数学特征 42

3.1.2 二项分布的性质 42

3.2 泊松分布 43

3.3 指数分布 43

3.4 正态分布 45

3.4.1 标准正态分布 46

3.4.2 截尾正态分布 46

3.4.3 正态分布的可加性 47

3.5 对数正态分布 47

3.6 威布尔分布 48

3.6.1 威布尔分布的形状参数 49

3.6.2 威布尔分布的数字特征 50

3.7 次序统计量分布 50

3.8 极值分布 51

3.8.1 Ⅰ型极大值分布 52

3.8.2 Ⅰ型极小值分布 53

第4章 蒙特卡罗方法在可靠性分析中的应用 54

4.1 蒙特卡罗方法概述 54

4.2 蒙特卡罗方法的基本原理 54

4.3 随机数产生 55

4.3.1 随机数和伪随机数 55

4.3.2 产生随机数的方法 56

4.3.3 随机数检验 58

4.4 随机变量抽样方法 58

4.4.1 反函数法 58

4.4.2 舍选抽样法 60

4.4.3 变换抽样法 63

4.4.4 重要抽样法 65

4.4.5 混合抽样法 66

4.4.6 离散随机变量抽样 66

4.5 发动机轮盘可靠性仿真 67

4.5.1 概述 67

4.5.2 轮盘疲劳寿命模型 67

4.5.3 蒙特卡罗数字仿真 68

4.5.4 分析处理仿真结果 69

4.5.5 计算实例 70

第5章 可靠性分析原理与零件可靠度计算 74

5.1 可靠性参数的随机性及其影响因素 74

5.1.1 载荷及其特征 74

5.1.2 零件尺寸 75

5.1.3 材料与结构性能 75

5.2 分布参数计算方法——矩法 76

5.2.1 一维随机变量的分布参数 76

5.2.2 多维随机变量的分布参数 76

5.3 应力-强度干涉模型与可靠度基本表达式 77

5.3.1 基本概念 77

5.3.2 可靠度的基本表达式 78

5.3.3 干涉模型的统计平均解释 81

5.3.4 零件可靠度的发生函数模型 83

5.4 载荷多次作用下的动态可靠性模型 83

5.4.1 载荷顺序统计量 84

5.4.2 载荷多次作用情况下的可靠性等效载荷 84

5.4.3 载荷多次作用情况下的零件可靠性模型 86

5.4.4 零件动态可靠性模型 88

5.5 疲劳强度可靠性设计方法 91

5.5.1 疲劳设计准则 91

5.5.2 平均应力修正公式 92

5.5.3 疲劳强度可靠性设计计算 93

5.6 程序载荷下疲劳强度可靠性递推方法 97

5.7 随机疲劳可靠度预测的状态分析方法 98

5.7.1 非恒幅载荷下的剩余疲劳寿命分布 98

5.7.2 随机载荷下疲劳可靠性计算 102

5.8 随机恒幅循环载荷疲劳可靠度的统计平均算法 104

5.8.1 概述 104

5.8.2 疲劳可靠度计算的载荷统计加权平均模型 105

5.8.3 疲劳寿命分布与循环应力水平之间的关系 107

5.8.4 异构干涉模型与传统的应力-强度干涉模型的一致性 109

第6章 机械系统可靠性 111

6.1 系统可靠性经典模型 111

6.1.1 串联系统可靠性模型 111

6.1.2 并联系统可靠性模型 113

6.1.3 串-并联系统可靠性模型 114

6.1.4 并-串联系统可靠性模型 114

6.1.5 表决系统可靠性模型 115

6.1.6 贮备系统可靠性模型 116

6.1.7 复杂系统可靠性分析方法及模型 117

6.2 系统层可靠性分析与建模方法 118

6.2.1 相关失效现象与机理 119

6.2.2 系统层载荷-强度干涉模型 120

6.3 系统可靠性的次序统计量模型 124

6.3.1 基于次序统计量的系统可靠性模型 124

6.3.2 模型分析与比较 125

6.4 可靠性干涉模型的扩展 128

6.4.1 各零件承受不同载荷的系统可靠性模型 128

6.4.2 由不同零件构成的系统的可靠性模型 129

6.5 参数化形式的系统可靠性模型 130

6.5.1 系统可靠性模型离散化 130

6.5.2 模型验证与分析 131

6.6 载荷多次作用下的系统可靠性模型 133

6.6.1 载荷多次作用下的系统可靠性模型的基本形式 133

6.6.2 不考虑强度退化时的系统动态可靠性模型 134

6.6.3 考虑强度退化时的系统动态可靠性模型 136

6.7 系统可靠性的有界性 139

第7章 失效模式、影响及危害度分析 141

7.1 基本概念与方法步骤 141

7.1.1 基本概念 141

7.1.2 FMECA的层次与分析过程 142

7.1.3 FMECA的实施步骤 144

7.2 危害性分析 146

7.2.1 定性分析 146

7.2.2 定量分析 148

第8章 故障树分析 150

8.1 概述 150

8.2 基本概念与基本符号 150

8.2.1 故障树基本概念 150

8.2.2 故障树基本符号 152

8.2.3 故障树的割集与路集 154

8.3 故障树建树与分析方法 154

8.3.1 建立故障树的方法与步骤 154

8.3.2 故障树定性分析 156

8.3.3 故障树定量分析 160

第9章 系统故障分析的Petri网模型 164

9.1 Petri网及其在可靠性分析中的应用 164

9.2 Petri网模型 165

9.3 基于Petri网的故障分析方法 166

9.3.1 故障树的Petri网模型表示 166

9.3.2 Petri网用于可靠性定性分析 167

9.3.3 Petri网模型用于故障诊断 176

9.4 计算机辅助分析软件设计 178

9.4.1 程序工程的建立 179

9.4.2 程序的编制 179

9.5 内燃机可靠性分析 180

9.5.1 内燃机故障事件 180

9.5.2 应用故障树分析法进行定性分析 182

9.5.3 应用Petri网模型进行分析 182

第10章 多状态系统 186

10.1 多状态系统基础理论 186

10.1.1 多状态系统的基本模型 187

10.1.2 多状态系统的基本特性 190

10.2 多状态系统可靠性及其参数 192

10.2.1 示性函数与可靠性 192

10.2.2 关联性与单调关联性 193

10.2.3 多状态可靠性参数 194

10.3 多状态系统的典型类型 198

10.3.1 串联系统 198

10.3.2 并联系统 199

10.3.3 邻接系统 200

10.3.4 桥路系统 202

10.3.5 网络系统 203

第11章 多状态系统可靠性理论与基本方法 205

11.1 路／割集分析法 205

11.1.1 基本概念与原理 205

11.1.2 路／割集分析法算例 206

11.2 多值结构函数分析法 208

11.2.1 多值结构函数的定义和基本特性 208

11.2.2 多值结构函数的标准分解和最小分解 209

11.2.3 系统可靠度计算 213

11.2.4 用多值结构函数表示可靠度的界 215

11.3 多状态模块分析法 216

11.3.1 用二态变量表达多值结构函数 216

11.3.2 多状态系统可靠性的模块分析法 217

11.4 多值逻辑树分析法 220

11.4.1 多值逻辑树的基本定义和术语 221

11.4.2 多值逻辑树的构造 222

11.4.3 多值逻辑树建模规则 223

11.4.4 多值逻辑树建模实例 223

11.4.5 基于改进布尔代数法的多值逻辑树分析 227

11.5 随机过程方法 230

11.5.1 随机过程 230

11.5.2 马尔可夫模型的基本概念 232

11.5.3 多状态单元的马尔可夫模型 234

11.5.4 多状态系统的马尔可夫模型 242

第12章 多状态系统可靠性发生函数方法 250

12.1 基于发生函数的模块分析法 250

12.1.1 串联子系统的发生函数法 250

12.1.2 并联子系统的发生函数法 252

12.1.3 串并联系统的发生函数法 254

12.1.4 邻接系统的发生函数法 258

12.1.5 桥路系统的发生函数法 261

12.1.6 网络系统的发生函数法 264

12.2 系统动态分析 268

12.3 系统失效相关分析 271

12.3.1 系统的失效相关性 271

12.3.2 系统共因失效相关性分析 272

12.3.3 载荷离散化模型 275

12.4 含共因失效的多状态系统可靠性分析模型 275

12.4.1 由二态单元组成的多状态系统共因失效与可靠性分析 276

12.4.2 由多态单元组成的多状态系统共因失效与可靠性分析 283

参考文献 289

附录 295

附表1 标准正态分布表 295

附表2 χ2分布表 297

附表3 t分布的双侧分位数表 298

附表4 F分布表 300

附表5 Г函数表 306