系统可靠性设计与分析(七)损耗体与浴盆曲……

讲师风采
孙惠中
讲师简介:
孙惠中,1937年9月生,江苏张家港市人。现为中国科学院空间科学与应用研究中心研究员、主任设计师、总体研究室主任、兼任中国运筹学会可靠性学会常务理事、中国现代设计法研究会可靠性学会理事、中国民主同盟北……
视频简介:
实践证明大多数设备的故障率是时间的函数,典型故障曲线称之为浴盆曲线(Bathtub curve,失效率曲线) ,曲线的形状呈两头高,中间低,具有明显的阶段性,可划分为三个阶段:早期故障期,偶然故障期,严重故障期。浴盆曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内,其可靠性的变化呈现一定的规律。如果取产品的失效率作为产品的可靠性特征值,它是以使用时间为横坐标,以失效率为纵坐标的一条曲线。因该曲线两头高……
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孙惠中:然后我们再来谈一个损耗体,损耗体我开玩笑说,我现在已经损耗体了,因为老了,器官都老化了,损耗了。本来浴盆曲线它是开始是很高,很平稳,它失效率等于长寿的,到后期慢慢上去了,磨损掉了。这里面我再穿插一点,他年纪大了,说年纪大了老跑医院了,老要维修,失效率要高了,他叫损耗失效期,人到了老年基本上也就是损耗失效期了,像我这样就属于损耗失效期了,它有这样的曲线。 下面我们再看一看它活动的参数,实践的变化,这个事情我要讲一下,讲一下关于指数分布的问题,我们高等数学的时候分了指数分布、正态分布等,这些我们都不讲了,我们到后面总结的时候稍微再提一下。 指数分布它有几个特性,有一个特性叫无记性,它是没有记忆的,只要是好的就是新的,哪怕你已经工作一年了,用了一年了,但是它没有坏,所以它的失效率是不变的,它是个常数,它和新的是一样的。这个从数量上可以证明,它跟机械可靠性不一样,它没记忆性。机械可靠性很明显,机械是个转动部件,它磨已经出了一个坑了,磨的椭圆,都变形了,你说它没有记忆型吗,它有记忆,所以它就不是指数分布。 所以什么分布,是代表什么用在什么地方,我们一会儿再介绍。但是指数分布,一个是指数分布的无记忆型,还有一个指数分布的平均寿命,刚才讲了,不是所有的都达到它的平均寿命,有的非常高、有的非常低,平均起来它的1/λ。 那么指数分布里面,跟大家共同探讨,我觉得也有疑问的地方,比如说一个白炽灯泡,一个灯泡大家都知道,你说它没有记忆型,好的就是新的,一个白炽灯炮,钨丝蒸发了,玻璃刻度有点发乌了,但它还亮点很,它的钨丝没断,他说它好的就是新的,跟新的是一样吗?显然也还是有点不一样。白炽灯泡它是电子元器件,它是指数分布,指数分布它只要没有断,能发光就和新的一样,可是它的钨丝蒸发了,这点来看我的体会,可靠性不能光靠数学,还要结合物理,它有一点蒸发,从物理上来讲还是有一点记忆的,这个供大家参考。 最后我再讲一个总结,总结里面这个里面各个参数之间的关系,还有指数分布。我今天不是专门来讲分布的特性,形状参数、位置参数,这些都是不讲的,就看怎么用的。这个里面有的也没提到,我们先来讲一个,讲分布一共大概有五种分布,这个里面有一处还没提到,当然这个伽马分布包含这些东西,第一个像二项分布,什么叫二项分布,我们这个寿命不都是指数分布的,我们今天所有前面的研究,所有前面的介绍都是按指数分布的。那么是不是有些东西不符合指数分布,是二项分布,二项分布大家最感兴趣的,硬币正面反面,你扔一下它的结构是什么呢?要么是正面,要么就是反面,它会不会立在桌子上既不是正面也不是反面,这种概率太小了,基本上它不是正面就是反面。所以二项分布它不是成就是败。二项分布有什么用呢?这个二项分布用处大的呢,比如我们发射卫星运载火箭,它也是二项分布,要么打的成,要么打不成,当然有一段时间,但是时间非常短,也可以看作二项分布,要么成功要么失败,这就是二项分布的东西。在我们航线里面,是不是也要用到二项分布,有好多二项分布,有的叫它成败型分布,我现在给你举一个非常简单的例子,比如说我们都知道飞船也好、卫星也好,入轨的时候首先第一个太阳帆板打开了没有,这个太阳帆板怎么打开,太阳帆板原来是绑起来的,上了天之后一下有关打开,打开的时候再对准太阳看它有没有电流,对着太阳的时候,它就不断的发电了,再根据转充电。这个东西它基本上是一个电子设备,当然也有一个电化的东西。它是什么分布呢?仔细来分析的话我们体会到,它是两个分布的结合,看似一个二项分布,因为帆板要打不开,还谈什么呢?帆板爆炸了打开下面故障成功打开了,这是二项分布。接下来那个帆板要发电了,它就指数分布,就要发电,所以它先是二项分布,再是指数分布,这是典型的二项分布。 第二个讲正态分布,正态分布是什么,正态分布其实简单的很,我们大家都知道。我们一批产品,它的优劣,沿正态分布的,它的强度也是正态分布,一般静态的装置,看它刚性、强度够不够,它是强度模型。电子元器件它的参数,它的电流什么东西。它这个东西,它的参数的分布也是正态分布,它的公差,产品的公差,电子差别的云差,都正态分布。 那么伽马分布根据它的位置和形状还是不同的,会转为指数分布,小于大于指数分布。和威布尔分布,威布尔分布我要讲一下,威布尔分布是机电元器件,像电机、轴承、传统部件,还有摆动,运动部件基本上都是威布尔分布,这个用到的。

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