可靠性评估 concepts， models， and case studiesPDF电子书下载

第一部分 概念和模型 1

第1章 可靠性评估概述 1

1.1 质量与可靠性 1

1.1.1 质量 1

1.1.2 可靠性（长寿命和鲁棒性） 1

1.1.3 寿命 2

1.1.4 鲁棒性 3

1.1.5 关于鲁棒性试验的注意事项 3

1.1.6 可靠性是长寿命和鲁棒性 4

1.2 故障的描述 4

1.2.1 故障模式和故障机理 4

1.2.2 突发故障（与事件有关） 5

1.2.3 突发故障（与时间有关） 5

1.2.4 渐变退化故障（与时间有关） 5

1.2.5 潜在缺陷故障 5

1.3 故障物理学 5

1.3.1 第一阶段：故障模式分析 6

1.3.2 第二阶段：消除或减轻故障的根本原因 6

1.3.3 第三阶段：故障概率的定量估计 8

1.3.4 PoF实例：灯泡 9

1.4 确定性的可靠性建模 11

1.5 经验可靠性模型 12

1.5.1 单应力加速模型：Arrhenius模型 12

1.5.2 单应力加速模型：Coffin-Manson模型 13

1.5.3 双应力加速模型：热应力和非热应力 15

1.5.4 双应力加速模型：热应力和非热应力相关 16

1.6 评估可靠性的方法 16

1.6.1 外场使用 16

1.6.2 使用条件下的实验室老化 19

1.6.3 加速老化实验室试验 20

1.7 可靠性估计值的可信度 22

1.7.1 可信度：基于现场返修故障的估计 22

1.7.2 可信度：实验室样本、老化和建模 23

1.7.3 两个例子 24

1.7.4 关于可靠性评估的补充述评 26

1.8 降额和冗余 27

1.8.1 例子：降额和冗余同时使用的仿真算例 28

1.9 故障分类 29

1.9.1 浴盆曲线 29

1.9.2 正常故障（耗损） 30

1.9.3 非正常故障（早期缺陷和故障） 31

1.10 可靠性保证工作中的各阶段 33

1.10.1 预先合格鉴定 33

1.10.2 验证（通过筛选的可靠性） 39

1.10.3 合格鉴定 42

1.10.4 监察 43

1.10.5 再次合格鉴定 43

附录1A：例——光检测元件老炼 44

参考文献 45

第2章 随机性的概念 50

2.1 随机、确定性和不规则（CHAOS） 50

2.1.1 随机 50

2.1.2 随机性与确定性：混合的情况 51

2.1.3 确定论 52

2.1.4 不规则（chaos） 52

2.2 可靠性中的随机概念 62

2.2.1 例2-1：灯泡失效 62

2.2.2 例2-2：原子核和原子的自发放射 63

2.2.3 例2-3：掷硬币（“最后一个站着的人”） 63

2.2.4 例2-4：假定的电阻失效 65

2.2.5 例2-5：假定的电容失效 66

2.3 随机的和有代表性的样本 68

参考文献 68

第3章 概率与抽样 71

3.1 概率定律简介 71

3.2 概率定律 71

3.3 二项式分布 72

3.3.1 示例：购买5个轮胎 73

3.3.2 上限和置信水平 74

3.4 泊松分布 81

3.4.1 示例：购买5个轮胎 82

3.4.2 上限和置信水平 82

3.5 使用泊松近似法的局限 84

3.6 示例：比特错误率的范围 88

3.7 示例：卡方法 90

附录3A：由N个单元组成的系统的失效概率的范围 91

参考文献 92

第4章 可靠性函数 93

4.1 引言 93

4.2 可靠性函数 93

4.2.1 生存函数 93

4.2.2 故障函数（CDF） 94

4.2.3 概率密度函数 94

4.2.4 故障率 95

4.3 平均故障率 96

4.4 故障率单位 97

4.5 竞争风险模型 98

4.6 混合分布模型 100

4.7 竞争风险混合模型 101

4.8 可靠性函数关系总结 102

4.8.1 给定f（t） 102

4.8.2 给定F（t） 102

4.8.3 给定S（t） 102

4.8.4 给定λ（t） 103

参考文献 103

第5章 可靠性模型：指数模型 105

5.1 引言 105

5.2 指数模型 105

5.3 指数模型应用：不可修产品 107

5.3.1 案例5-1：汽车轮胎故障 107

5.3.2 案例5-2：记录错误 108

5.3.3 案例5-3：放射性衰变和自发辐射 109

5.3.4 案例5-4：冲击故障 109

5.4 指数模型应用：可修产品 111

5.4.1 案例5-5：巴士发动机故障 112

5.4.2 案例5-6：灯泡故障仿真 112

5.4.3 案例5-7：轮胎故障仿真 112

5.5 指数模型推导 114

5.5.1 放射性衰变观测 114

5.5.2 机会法则 115

5.5.3 齐次泊松过程 115

5.5.4 量子化学 117

5.5.5 系统故障观测 118

5.6 案例：零故障老化试验置信上限估计 118

5.6.1 指数模型在零故障加速老化试验中的应用 118

5.6.2 Weibull模型在零故障加速老化试验中的应用 122

5.6.3 指数模型和使用环境下的零故障老化试验 124

5.6.4 指数模型和现场环境下的零故障老化 124

5.7 案例：部分故障老化试验置信上限估计 125

5.7.1 零故障（n＝0） 125

5.7.2 一个样本故障（n＝1） 126

5.7.3 多个样本故障（n〉0） 127

5.8 零故障（n＝0）点估计 128

5.8.1 方法一 128

5.8.2 方法二 129

5.9 无记忆性 129

5.10 指数模型在耗损型故障产品中的近似应用 130

附录5A：边界热激活能 130

参考文献 131

第6章 可靠性模型：Weibull模型和对数正态模型 134

6.1 引言 134

6.2 Weibull模型 134

6.2.1 Weibull模型的一些应用 136

6.2.2 Weibull模型的数学性质 137

6.3 对数正态模型 139

6.3.1 对数正态模型的一些应用 140

6.3.2 对数正态模型的数学根据 140

6.3.3 对数正态型耗损：平均寿命延长 145

参考文献 146

第7章 人类和组件的浴盆曲线 150

7.1 人类死亡浴盆曲线 150

7.2 人类死亡统计学 150

7.3 人类死亡浴盆曲线举例 151

7.4 人类死亡寿命的对比解释 154

7.5 人类和其他生物的统计寿命模型 155

7.6 人类死亡的Gompertz模型：估计实例 155

7.7 人类死亡率的回归模型：估计实例 158

7.8 人类死亡的Weibull模型：估计实例 162

7.9 蠕虫死亡率回归模型（1）：估计实例 162

7.10 蠕虫死亡率Weibull模型（2）：估计实例 164

7.11 Gompertz模型和高龄非老化（Late-Life Nonaging）：解释实例 165

7.12 Logistic模型和高龄非老化：解释实例 166

7.13 寿命不一致性以及高龄非老化 167

7.13.1 表观遗传：寿命不一致的潜在原因 167

7.13.2 表观遗传：寿命不一致性试验 168

7.14 组件浴盆曲线 169

7.15 组件浴盆曲线建模 171

7.16 经验浴盆曲线案例 175

7.16.1 案例7-1：机械系统 175

7.16.2 案例7-2：真空管 176

7.16.3 案例7-3：CMOS集成电路阵列 177

7.16.4 案例7-4：非霍奇金淋巴瘤 178

7.16.5 结论：经验浴盆曲线 179

7.17 传统浴盆曲线的三大区域 179

7.17.1 寿命初期的故障（早期故障和畸形故障） 179

7.17.2 工作或使用寿命阶段：恒定故障率模型 189

7.17.3 耗损阶段 192

7.18 人类和组件的故障率 200

参考文献 200

第二部分 案例研究 206

第8章 故障数据建模介绍 206

8.1 概述 206

8.2 统计学建模的动机 206

8.2.1 早期故障消除 206

8.2.2 安全寿命或故障树间隔估计 207

8.2.3 质量控制 208

8.3 统计学寿命模型 208

8.4 双参数模型选择 209

8.4.1 不受早期故障影响的数据 210

8.4.2 受早期故障影响的数据 210

8.4.3 结果对剔除的敏感性 212

8.5 三参数模型选择 218

8.5.1 示例1：具有阈值的理想Weibull分布 219

8.5.2 示例2：具有阈值的仿真Weibull分布 220

8.5.3 示例3：镍金属丝疲劳 222

8.5.4 示例4：焊接疲劳 223

8.5.5 示例5：电迁移故障 224

8.5.6 示例6：拒绝利用三参数Weibull模型的原因 225

8.6 Weibull混合模型 226

8.7 相似模型描述 227

8.7.1 Weibull模型和正态模型 227

8.7.2 对数正态模型和正态模型 230

8.8 故障阈值或安全寿命的估计 231

8.9 模型参数的估计 231

8.10 统计学拟合优度检验 232

8.11 样本大小的限制 233

8.11.1 仿真1 233

8.11.2 仿真2 237

8.11.3 仿真3 243

8.11.4 仿真研究结论概述 244

8.12 解释的限制 244

8.13 数据集分析组织 245

8.14 分析结果概述 246

8.15 未预测到的结果：表8.5和表8.6 250

8.16 疲劳故障统计学模型 251

8.16.1 Weibull模型 251

8.16.2 对数正态模型 252

8.16.3 Gamma模型 252

8.16.4 Birnbaum-Saunders（BS）模型 252

8.17 结论 253

参考文献 253

第9章 50台理想Weibull设备 258

9.1 分析1 258

9.2 分析2 261

9.3 结论 262

参考文献 263

第10章 50台理想对数正态设备 264

10.1 分析1 264

10.2 分析2 267

10.3 分析3 268

10.4 分析4 269

10.5 结论 272

参考文献 273

第11章 50台理想正态设备 274

11.1 分析1 274

11.2 分析2 276

11.2.1 情况1 276

11.2.2 情况2 277

11.3 分析3 280

11.4 结论 281

参考文献 282

第12章 50台理想Weibull和对数正态设备 283

12.1 5台理想Weibull设备 283

12.2 5台理想对数正态设备 285

12.2.1 分析1 285

12.2.2 分析2 285

12.2.3 分析3 287

12.3 结论 289

参考文献 290

第13章 9个不确定组件 291

13.1 分析1 291

13.2 分析2 293

13.3 结论 295

第14章 10个绝缘电缆样本 297

14.1 绝缘电缆样本：类型1 297

14.1.1 分析1 297

14.1.2 分析2 298

14.1.3 分析3 300

14.1.4 结论：类型1 301

14.2 绝缘电缆样本：类型2 303

14.2.1 分析1 303

14.2.2 分析2 305

14.2.3 结论：类型2 306

14.3 绝缘电缆样本：类型1和类型2结合 306

14.3.1 分析1 307

14.3.2 分析2 308

14.3.3 结论：类型1和类型2 309

参考文献 310

第15章 10个钢样本 311

15.1 设置1（应力A） 311

15.1.1 分析1 311

15.1.2 分析2 312

15.1.3 分析3 313

15.1.4 结论：设置1（应力A） 314

15.2 设置2（应力B） 314

15.3 设置3（应力C） 315

15.3.1 分析1 316

15.3.2 结论：设置3（应力C） 317

15.4 设置4（应力D） 317

15.4.1 分析1 317

15.4.2 结论：设置4（应力D） 318

15.5 结论：总体 318

参考文献 319

第16章 12个电气绝缘样本 320

16.1 电气绝缘：A型 320

16.1.1 分析1 320

16.1.2 分析2 322

16.1.3 分析3 322

16.1.4 分析4 323

16.1.5 结论：A型 324

16.2 电气绝缘：B型 325

16.2.1 分析1 325

16.2.2 分析2 327

16.2.3 分析3 327

16.2.4 分析4 329

16.2.5 结论：B型 329

16.3 电气绝缘：A型和B型结合 330

16.3.1 分析1 330

16.3.2 分析2 332

16.3.3 分析3 333

16.3.4 结论：A型和B型组合 333

参考文献 335

第17章 13个飞机部件 336

17.1 分析1 336

17.2 分析2 337

17.3 分析3 338

17.4 结论 339

参考文献 340

第18章 15件装备 341

18.1 分析1 341

18.2 分析2 343

18.3 分析3 343

18.4 结论 345

参考文献 346

第19章 18个未知产品 347

19.1 分析1 347

19.2 分析2 349

19.3 分析3 351

19.4 分析4 352

19.5 结论 353

参考文献 353

第20章 19辆运兵车 354

20.1 分析1 354

20.2 分析2 356

20.3 分析3 357

20.4 结论 359

参考文献 360

第21章 19个绝缘液体样本（34kV） 361

21.1 分析1 361

21.2 分析2 362

21.3 分析3 363

21.4 分析4 364

21.5 分析5 365

21.6 分析6 366

21.7 结论：19个样本（34kV） 366

21.8 附加分析 368

附录21A：15个绝缘液体样本（36kV） 369

附录21B：15个绝缘液体样本（32kV） 372

参考文献 376

第22章 20个不明确样本 377

22.1 分析1 377

22.2 分析2 379

22.3 分析3 380

22.4 分析4 381

22.5 结论 382

参考文献 383

第23章 20个电介质样本 384

23.1 分析1 384

23.2 分析2 385

23.3 分析3 386

23.4 结论 387

参考文献 389

第24章 20个电池 390

24.1 分析1 390

24.2 分析2 392

24.3 分析3 392

24.4 分析4 394

24.5 分析5 394

24.6 结论 395

附录24A 396

参考文献 399

第25章 20个环氧绝缘样本 400

25.1 分析1 400

25.2 分析2 401

25.3 分析3 402

25.4 分析4 403

25.5 结论 404

参考文献 405

第26章 20辆电动汽车 406

26.1 分析1 406

26.2 分析2 407

26.3 分析3 409

26.4 结论 410

参考文献 411

第27章 20组电线和捆扎绳 412

27.1 分析1 412

27.2 分析2 414

27.3 结论 415

参考文献 415

第28章 20个电绝缘样本 416

28.1 分析1 416

28.2 分析2 418

28.3 分析3 419

28.4 分析4 420

28.5 结论 422

参考文献 423

第29章 23个深沟球轴承 424

29.1 分析前综述 424

29.2 分析1 425

29.3 分析2 427

29.4 分析3 428

29.5 分析4 428

29.6 分析5 429

29.7 分析6 430

29.8 结论 431

参考文献 433

第30章 25个深沟球轴承故障数据的重新解释 435

30.1 分析1：19个故障，6个剔除 436

30.2 分析2：18个故障，7个剔除 437

30.3 分析3：13个球故障，12个剔除 439

30.4 分析4：12个球故障，13个剔除 440

30.5 分析5：12个球故障，13个剔除 441

30.6 结论 442

参考文献 443

第31章 24份钢样本 444

31.1 分析1 444

31.2 分析2 445

31.3 分析3 446

31.4 结论 447

参考文献 449

第32章 24支晶体管 450

32.1 分析1 450

32.2 分析2 451

32.3 分析3 452

32.4 结论 453

参考文献 454

第33章 25个纱线样本 455

33.1 分析1 455

33.2 结论 456

参考文献 456

第34章 25根钢棒 457

34.1 分析1 457

34.2 分析2 458

34.3 结论 459

参考文献 459

第35章 25份未公开的样本 460

35.1 分析1 460

35.2 分析2 462

35.3 结论 463

参考文献 463

第36章 26个碳纤维树脂（L＝75mm） 464

36.1 分析1 464

36.2 分析2 466

36.3 结论 467

参考文献 467

第37章 26个雷达系统故障 468

37.1 分析1 468

37.2 分析2 469

37.3 分析3 470

37.4 分析4 472

37.5 分析5 473

37.6 结论 474

参考文献 475

第38章 28个碳纤维束（L＝20mm） 476

38.1 分析1 476

38.2 分析2 478

38.3 分析3 479

38.4 分析4 479

38.5 分析5 480

38.6 结论 481

参考文献 482

第39章 29个碳纤维束（L＝300mm） 484

39.1 分析1 484

39.2 分析2 486

39.3 分析3 487

39.4 结论 488

参考文献 490

第40章 30个激光焊接头 491

40.1 计划表1，30个零件 491

40.1.1 分析1 491

40.1.2 分析2 493

40.1.3 分析3 493

40.1.4 计划表1的结论 494

40.2 计划表2，30个零件 495

40.2.1 分析1 495

40.2.2 分析2 497

40.2.3 分析3 498

40.2.4 计划表2的结论 498

40.3 计划表3，30个零件 499

40.3.1 分析1 499

40.3.2 分析2 501

40.3.3 计划表3的结论 503

40.4 总结论（计划表1、2、3） 503

参考文献 504

第41章 32台离心泵 505

41.1 分析1 505

41.2 分析2 507

41.3 分析3 509

41.4 分析4 511

41.5 结论 512

参考文献 513

第42章 34个晶体管 514

42.1 分析1 514

42.2 分析2 515

42.3 分析3 516

42.4 结论 517

参考文献 519

第43章 35个钢槽样本 520

43.1 分析1 520

43.2 分析2 522

43.3 分析3 522

43.4 结论 524

参考文献 525

第44章 36个电气装置 526

44.1 分析1 527

44.2 分析2 528

44.3 结论 529

参考文献 529

第45章 一个500MW发电机的36个故障 530

45.1 分析1 530

45.2 分析2 531

45.3 结论 532

参考文献 533

第46章 40个未指定零件 534

46.1 分析1 534

46.2 分析2 535

46.3 结论 536

参考文献 537

第47章 43个真空管 538

47.1 分析1 538

47.2 分析2 540

47.3 分析3 542

47.4 结论 542

参考文献 543

第48章 收发机的46次维修 544

48.1 分析1 544

48.2 分析2 545

48.3 结论 546

参考文献 547

第49章 47个薄膜器件 548

49.1 分析1 548

49.2 分析2 550

49.3 结论 552

参考文献 552

第50章 50个油门 553

50.1 分析1 553

50.2 分析2 555

50.3 分析3 556

50.4 结论 557

参考文献 558

第51章 50个未知项 559

51.1 分析1 559

51.2 分析2 560

51.3 分析3 562

51.4 分析4 563

51.5 分析5 564

51.6 小结 564

参考文献 566

第52章 50个电子元器件 567

52.1 分析1 567

52.2 分析2 569

52.3 分析3 569

52.4 小结 570

参考文献 571

第53章 50个轴承 572

53.1 分析1 572

53.2 分析2 574

53.3 分析3 575

53.4 小结 576

参考文献 577

第54章 50个深槽滚球轴承 578

54.1 分析1 579

54.2 分析2 581

54.3 分析3 581

54.4 小结 582

参考文献 583

第55章 57组铝样本 584

55.1 分析1 584

55.2 分析2 585

55.3 分析三 587

55.4 小结 588

参考文献 589

第56章 57组碳纤维（L＝1mm） 590

56.1 分析1 590

56.2 分析2 592

56.3 小结 593

参考文献 593

第57章 59组铝导线 595

57.1 分析1 595

57.2 分析2 597

57.3 分析3 599

57.4 分析4 600

57.5 分析5 603

57.6 分析6 604

57.7 小结 605

参考文献 606

第58章 60组电器 607

58.1 分析1 607

58.2 分析2 608

58.3 分析3 609

58.4 小结 610

参考文献 611

第59章 64组碳纤维（L＝10mm） 612

59.1 分析1 612

59.2 分析2 614

59.3 小结 615

参考文献 616

第60章 66组碳纤维（L＝50mm） 617

60.1 分析1 617

60.2 分析2 619

60.3 分析3 619

60.4 小结 620

参考文献 621

第61章 70根碳纤维（L＝20mm） 622

61.1 分析1 622

61.2 结论 622

61.3 单碳纤维的主要结论 623

参考文献 625

第62章 72个T7987合金样本 626

62.1 分析1 626

62.2 分析2 628

62.3 结论 629

参考文献 630

第63章 85个胶黏剂样本 631

63.1 分析1 631

63.2 分析2 633

63.3 分析3 635

63.4 结论 635

参考文献 636

第64章 96次机车控制 637

64.1 分析1 637

64.2 分析2 639

64.3 分析3 641

64.4 分析4 642

64.5 结论 643

参考文献 644

第65章 98个刹车片 645

65.1 分析1 645

65.2 分析2 647

65.3 分析3 648

65.4 分析4 649

65.5 结论 649

参考文献 650

第66章 100个熔断丝 651

66.1 分析1 651

66.2 分析2 652

66.3 结论 653

参考文献 654

第67章 100股凯芙拉纤维线 655

67.1 分析1 655

67.2 分析2 657

67.3 分析3 657

67.4 分析4 659

67.5 分析5 660

67.6 结论 661

67.7 两种混合模型评估结果的比较 662

参考文献 662

第68章 100个未命名的产品 663

68.1 分析1 663

68.2 分析2 664

68.3 分析3 665

68.4 结论 666

参考文献 666

第69章 100个未指定的样品 667

69.1 分析1 667

69.2 分析2 669

69.3 分析3 670

69.4 结论 671

参考文献 673

第70章 101块铝板（21kpsi） 674

70.1 分析1 675

70.2 分析2 678

70.3 分析3 681

70.4 分析4 684

70.5 分析5 686

70.6 分析6 686

70.7 结论 687

参考文献 687

第71章 101块铝板（31千磅／英寸2） 689

71.1 分析1 689

71.2 分析2 690

71.3 分析3 694

71.4 结论 694

参考文献 695

第72章 102件铝试样（26千磅／英寸2） 697

72.1 分析1 697

72.2 分析2 700

72.3 分析3 704

72.4 结论 707

72.5 结论：三种应力水平（21，26和31 kpsi） 707

参考文献 708

第73章 104个砷化镓激光器 709

73.1 分析1 709

73.2 分析2 711

73.3 分析3 711

73.4 分析4 713

73.5 分析5 713

73.6 分析6 714

73.7 分析7 716

73.8 结论 716

参考文献 717

第74章 107个无线电发射机 718

74.1 分析1 718

74.2 分析2 720

74.3 结论 720

参考文献 721

第75章 109次矿难 722

75.1 分析1 722

75.2 分析2 724

75.3 分析3 725

75.4 结论 726

参考文献 727

第76章 110条轮胎 728

76.1 分析1 728

76.2 分析2 729

76.3 结论 731

参考文献 732

第77章 137根碳纤维 733

77.1 分析1 734

77.2 分析2 736

77.3 分析3 737

77.4 分析4 738

77.5 结论 740

参考文献 741

第78章 148组深沟球轴承 742

78.1 分析1 743

78.2 分析2 744

78.3 分析3 745

78.4 结论 746

参考文献 747

第79章 153件飞机挡风玻璃 748

79.1 分析1 749

79.2 分析2 751

79.3 分析3 752

79.4 结论 754

参考文献 755

第80章 417个灯泡 756

80.1 分析1 757

80.2 分析2 759

80.3 分析3 761

80.4 分析4 762

80.5 分析5 763

80.6 分析6 764

80.7 结论 765

附录80A 50个电灯泡（质量检测的前5周） 767

附录80B 100个电灯泡（质量检测的前10周） 772

附录80C 200个电灯泡（质量检测的前20周） 777

参考文献 781