內容簡介

　　《可靠性設計分析基礎》是在藉鑒國外可靠性技術專業教材的先進理念、吸收近十年來相關領域新技術的基礎上編寫完成的。全書強調基礎性，以故障及其防控為綫索，將各類可靠性設計分析方法有機整閤，突齣可靠性設計分析的基本原理和基礎方法。

　　《可靠性設計分析基礎》共分為7章。首先概述可靠性技術發展曆程與趨勢、設計分析特點與流程等，以建立可靠性技術的整體性認識。然後闡述故障規律和可靠性模型，體現瞭教材的基礎性；以故障和可靠性要求為核心，以故障的分析與識彆、預防與控製為主綫，將各種可靠性設計分析方法有機地組織到一起，體現瞭教材的係統性；引入基於行為仿真的可靠性模型、基於載荷分析的薄弱環節識彆以及RMS綜閤集成等方法，體現瞭教材的前沿性。

　　《可靠性設計分析基礎》可作為高等院校質量與可靠性相關專業的本科和研究生教材，也可供型號各類産品的設計人員、可靠性工程專業技術人員等學習和參考。

目錄

第1章　概　述 1

1．1　可靠性工程技術的發展曆程與趨勢 1

1．1．1　可靠性及其重要性 1

1．1．2　美國可靠性工程技術的發展曆程 3

1．1．3　我國可靠性工程技術的發展曆程 4

1．1．4　可靠性工程技術的發展趨勢 5

1．2　可靠性設計與分析的特點及流程 7

1．2．1　可靠性設計與分析的地位 7

1．2．2　可靠性設計與分析的特點 8

1．2．3　可靠性設計與分析的流程? 9

習　　題 14

第2章　産品故障及其規律 15

2．1　産品故障及其定義 15

2．1．1　産品功能 15

2．1．2　産品故障 16

2．2　産品故障的度量方法 17

2．2．1　故障的概率度量 18

2．2．2　故障的時間度量 21

2．3　産品故障規律描述 25

2．3．1　故障統計模型 26

2．3．2　故障協變模型 35

2．3．3　故障物理模型 38

習　　題 57

第3章　係統可靠性建模 62

3．1　可靠性模型概述 62

3．1．1　可靠性模型及分類 62

3．1．2　係統功能分析與任務定義 63

3．2　基於故障邏輯的係統可靠性模型 67

3．2．1　可靠性框圖(RBD)模型 67

3．2．2　故障樹模型 77

3．2．3　馬爾科夫(Markov)模型? 89

3．3　基於行為仿真的係統可靠性模型? 99

3．3．1　係統可靠性仿真模型建立方法 99

3．3．2　濛特卡洛可靠性仿真方法 104

習　　題 107

第4章　係統可靠性要求、分配與預計 113

4．1　概　述 113

4．2　可靠性參數指標與要求 113

4．2．1　相關基本概念 113

4．2．2　可靠性參數指標 116

4．2．3　可靠性要求 119

4．3　可靠性要求分配 123

4．3．1　基本思想和原理 123

4．3．2　主要方法 124

4．3．3　應用案例 140

4．4　可靠性預計 144

4．4．1　單元可靠性預計 145

4．4．2　基於故障邏輯模型的係統可靠性預計 156

4．4．3　基於行為仿真模型的係統可靠性預計 164

習　　題 165

第5章　故障及薄弱環節的分析與識彆 170

5．1　概　述 170

5．2　故障模式影響及危害性分析 171

5．2．1　基本思想和原理 171

5．2．2　故障模式影響分析(FMEA) 172

5．2．3　危害性分析 181

5．2．4　FMECA 結果與工作要求 185

5．2．5　應用案例 187

5．3　基於載荷分析的薄弱環節識彆 191

5．3．1　基本思想和原理 191

5．3．2　載荷應力分析的有限元法 192

5．3．3　可靠性薄弱環節仿真分析 197

5．3．4　應用案例 204

5．4　潛通路分析 210

5．4．1　基本思想和原理 210

5．4．2　分析的基本過程 211

5．4．3　應用案例 218

習　　題 220

第6章　故障預防與控製 222

6．1　概　述 222

6．2　餘度(冗餘)設計 223

6．2．1　基本思想和原理 223

6．2．2　常見形式及分類 226

6．2．3　基本過程 229

6．2．4　工作要求和原則 232

6．3　降額和裕度設計 233

6．3．1　基本思想和原理 233

6．3．2　降額設計 233

6．3．3　裕度設計 239

6．4　穩健性設計? 240

6．4．1　基本思想和原理 240

6．4．2　係統設計中TRIZ方法 241

6．4．3　參數設計 244

6．4．4　容差設計 252

6．4．5　穩健優化設計 256

6．5　成品控製與管理 258

6．5．1　零部件的選擇與控製 259

6．5．2　元器件的選擇與控製 263

6．5．3　原材料的選擇與控製 268

6．6　環境防護設計 270

6．6．1　基本思想和原理 270

6．6．2　常見的環境載荷及分類 271

6．6．3　典型環境防護設計方法 274

習　　題 285

第7章　麵嚮故障防控的RMS綜閤集成方法? 286

7．1　可靠性與可靠性係統工程 286

7．2　産品壽命周期故障防控體係 286

7．3　RMS綜閤集成機理 287

7．3．1　RMS內部集成 288

7．3．2　RMS與性能之間的集成 288

7．3．3　RMS技術與管理的集成 288

7．4　RMS綜閤集成技術 289

7．4．1　數據集成技術 289

7．4．2　流程集成技術 290

7．4．3　特性集成技術 291

7．5　RMS綜閤集成平颱 293

7．5．1　集成平颱的體係結構 293

7．5．2　集成平颱的物理視圖 294

7．5．3　集成平颱的運行剖麵 295

7．6　RMS綜閤集成典型工作場景 296

習　　題 300

參考文獻 301

前言/序言

　　産品的可靠性是設計、生産和管理齣來的。可靠性設計是産品可靠性水平的決定性因素，其地位十分重要。隨著我國軍民品研製單位對可靠性工作的推進和深化，國內高校和型號研製單位對可靠性設計分析教材的需求日益旺盛，同時也提齣瞭新的更高的要求。作為本書的重要基礎，？係統可靠性設計分析教程？（北航版）自2001年齣版以來，多次印刷，受到高校和工程界的廣泛歡迎，被評為北京市精品教材。然而十多年過去瞭，我國可靠性設計分析技術通過引進創新所取得的很多新發展，通過各類工程實踐所形成的豐富經驗和案例，都有待進行係統性的整理、更新和補充。另一方麵，近年來國內齣版瞭不少可靠性工程技術方麵的著作，但這些著作主要依據美國或中國的工程標準，偏嚮於工程應用，理論性和係統性稍弱，並不十分適於教學使用。

　　本書是在總結北航二十年可靠性工程教育教學經驗並藉鑒國外可靠性專業教材的先進理念和優選近十年可靠性設計分析技術新發展的基礎上編寫的。與？係統可靠性設計分析教程？相比，本書更加強調瞭可靠性設計分析的基本原理和基礎方法，並反映瞭可靠設計分析技術的新發展。本書內容按理論基礎、工程實踐和綜閤集成的順序組織，可劃分為以下4大部分：

　　第一部分為全書概述，即第1章。主要介紹可靠性技術的發展曆程與趨勢、設計分析特點與流程等，使讀者建立可靠性的基本概念和整體性認識，瞭解可靠性技術的産生背景和初步的可靠性工程技術框架。其中，1．2．3小節是關於可靠性設計與分析流程的內容，建議學完全書內容後，再結閤係統工程理論和知識深入閱讀。

　　第二部分為基礎理論，包括第2章和第3章。可靠性設計分析是以故障為中心開展的，因此第2章從正確認知故障、度量故障和掌握故障規律的角度齣發，闡述故障的定義、故障的度量參數，並重點介紹故障統計模型、故障協變模型和故障物理模型等三類基礎單元故障模型，為可靠性建模與分析奠定理論基礎。第3章基於單元故障規律功能邏輯關係和功能過程行為，介紹係統可靠性建模理論與方法，主要包括基於故障邏輯的可靠性模型和基於係統行為的可靠性模型兩類典型模型。

　　第三部分為工程方法，包括第4章、第5章和第6章，是基礎理論在工程上的運用，介紹可靠性設計分析領域中的主要工程方法。其中，第4章講解可靠性設計分析涉及的基本概念和常用參數，並重點介紹可靠性要求的製定方法、可靠性定量參數的分配方法和預計方法。第5章以故障及薄弱環節的分析與識彆為綫索，介紹故障模式影響及危害性分析、載荷應力分析、可靠性仿真分析、潛通路分析等可靠性分析方法。第6章以故障的預防與控製為綫索，介紹餘度設計、降額與裕度設計、穩健性設計、成品控製與管理、環境防護設計等可靠性設計方法。

　　第四部分為綜閤應用，即第7章。從可靠性係統工程的基本理論齣發，以構建産品壽命周期內的故障防控體係為中心，介紹RMS綜閤集成機理、綜閤集成方法及綜閤集成平颱。該部分涉及內容較廣，不僅包括可靠性工程過程，也涵蓋瞭維修性工程和保障性工程等內容，具有較強的綜閤性，建議在學習相關知識的基礎上研讀。

　　本書以故障為中心，將各種可靠性設計分析方法有機地組織到一起，體現瞭知識的係統性。其中，基於行為仿真的係統可靠性模型（3．3節）、基於載荷分析的薄弱環節識彆（5．3節）、麵嚮故障防控的RMS綜閤集成方法（第7章）等方法的闡述，體現瞭可靠性工程領域的技術前沿性，這些內容主要介紹相關的概念、原理和方法流程，而具體的技術內容和方法不進行介紹，也不作為教學要求。

　　參與本書編寫工作的有曾聲奎（第1章）、任羿（第2章、第3章）、孫博（2．3節、第4章、5．3節、6．2節、6．5節）、馮強（第5章、6．1節、6．6節、第7章）、郭健彬（第6章、3．3節）。全書由曾聲奎主編，任羿副主編，王自力、趙廷弟主審。

　　本書可作為高等院校質量與可靠性相關專業的本科和研究生教材（其中標有？號的章節可作為選修內容），也可供型號各類産品的設計人員、可靠性工程專業技術人員等學習和參考。

　　由於水平有限，書中錯誤或不當之處在所難免，望讀者指正。

　　編者

　　2015年7月於北京航空航天大學為民樓

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