第四章 系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算PPT課件

沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 4 1系統(tǒng)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型分類 系統(tǒng)是由若干部件 子系統(tǒng) 元器件 相互有機地組合起來 可以完成某種工作任務的具有一定輸入 輸出特性的整體 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 系統(tǒng)的可靠度決定于兩個因素 1 單元本身的可靠度 2 各個單元的組合方式 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 串聯(lián)系統(tǒng) 各單元之間的失效時間隨機變量互為獨立時 如果有某一單元發(fā)生故障 則引起系統(tǒng)失效的系統(tǒng) 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 1 2 n 沈陽理工大學裝備工程學院 并聯(lián)系統(tǒng) 并聯(lián)冗余系統(tǒng)由于某一元器件失效而不致使系統(tǒng)發(fā)生故障 只有當系統(tǒng)中貯備元器件全部發(fā)生失效的情況下 系統(tǒng)才發(fā)生故障 這樣的系統(tǒng)就稱為 工作貯備系統(tǒng) 并聯(lián)系統(tǒng)屬于工作貯備系統(tǒng)的一種 貯備系統(tǒng)分為 工作貯備系統(tǒng)和非工作貯備系統(tǒng) 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 純并聯(lián)系統(tǒng) 即多個單元完成同一任務的組合 所有單元同時工作 彈其中任何一個單元都能單獨支撐整個系統(tǒng)的運行 只要系統(tǒng)中不是全部單元都失效 系統(tǒng)就可以正常運行 當采用串聯(lián)系統(tǒng)的設計不能滿足設計指標要求時 可采用貯備系統(tǒng)的設計來提高可靠性水平 沈陽理工大學裝備工程學院 工作儲備系統(tǒng) r n表決系統(tǒng) 即要求n個單元組成的并聯(lián)系統(tǒng)中 至少有r個單元同時正常工作 才能保證正常工作狀態(tài)的系統(tǒng) 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 1 2 r n 沈陽理工大學裝備工程學院 非工作儲備系統(tǒng) 系統(tǒng)中某一個或多個處于工作狀態(tài) 其它單元處于待命狀態(tài) 當某一單元出現(xiàn)故障后 處于待命狀態(tài)的單元通過轉(zhuǎn)換開關(guān)將其投入工作狀態(tài)的系統(tǒng) 理想旁聯(lián)系統(tǒng) 轉(zhuǎn)換開關(guān)為理想開關(guān) 可靠度為100 非理想旁聯(lián)系統(tǒng) 轉(zhuǎn)換開關(guān)為非理想開關(guān) 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 基本可靠性 產(chǎn)品在規(guī)定條件下無故障的持續(xù)時間和概率 基本可靠性模型是用來估計產(chǎn)品及組成元件引起的維修及保障要求 它是一個串聯(lián)模型 即使存在冗余單元 也按串聯(lián)處理 系統(tǒng)中任一單元發(fā)生故障都需要維修或更換 儲備元件越多 系統(tǒng)的基本可靠性越低 任務可靠性 產(chǎn)品在規(guī)定的任務剖面內(nèi) 完成規(guī)定功能的能力 任務可靠性模型是用以估計產(chǎn)品在執(zhí)行任務過程中規(guī)定功能的概率 描述完成任務過程中產(chǎn)品各單元的預定作用 用以度量工作有效性的模型 儲備元件越多 系統(tǒng)的任務可靠性越高 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 可靠性模型 是為預計或估算產(chǎn)品的可靠性所建立的數(shù)學模型和可靠性框圖 沈陽理工大學裝備工程學院 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖表示組成系統(tǒng)的部件之間的物理關(guān)系和工作關(guān)系 系統(tǒng)的可靠性框圖是描述系統(tǒng)的功能和組成系統(tǒng)的部件之間的可靠性功能關(guān)系 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖與可靠性框圖 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 例1 管子閥門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)流通時的可靠性框圖 系統(tǒng)截流時可靠性框圖 系統(tǒng)能可靠的流通屬于正常工作狀態(tài) 系統(tǒng)的截流狀態(tài)屬于正常工作狀態(tài) 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 例2 兩套保險有一套正常工作隔爆機構(gòu)正常 兩套保險機構(gòu)都解除保險機構(gòu)正常工作 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 1 串聯(lián)系統(tǒng)可靠度計算組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元的失效就會導致整個系統(tǒng)失效的系統(tǒng)叫做串聯(lián)系統(tǒng) 4 2各系統(tǒng)可靠性模型可靠度計算 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 設系統(tǒng)的失效時間為T 組成該系統(tǒng)的各單元的失效時間隨機變量為ti i 1 2 n 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 則系統(tǒng)的可靠度可表示為 在串聯(lián)系統(tǒng)中 系統(tǒng)可靠地運行必須要求每個單元的失效時間都要大于系統(tǒng)的失效時間 即系統(tǒng)的可靠度是每個單元的失效時間大于系統(tǒng)失效時間同時發(fā)生的概率 則系統(tǒng)的可靠度為 沈陽理工大學裝備工程學院 串聯(lián)系統(tǒng)的特點 1 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度等于各單元的可靠度的乘積 2 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度小于或最多等于系統(tǒng)內(nèi)最小的單元可靠度 3 隨著單元數(shù)量的增多 平均無故障工作時間下降 即一個串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)的單元越多 可靠度越低 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 2 并聯(lián)系統(tǒng)可靠度計算1 純并聯(lián)系統(tǒng)組成系統(tǒng)的所有單元都失效時才會導致系統(tǒng)失效的系統(tǒng)叫做并聯(lián)系統(tǒng) 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 設系統(tǒng)失效時間隨機變量為T 系統(tǒng)中第i個單元失效時間隨機變量為ti 則對于n個單元所組成的純并聯(lián)系統(tǒng)的失效概率為 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 在純并聯(lián)系統(tǒng)中 只有在每個單元的失效時間都達不到系統(tǒng)的工作時間時 即每個單元都出現(xiàn)故障 系統(tǒng)才失效 因此 系統(tǒng)不可靠度就是單元同時失效的概率 單元失效時間隨機變量相互獨立 其中 是第i個單元的失效概率Fi t 即 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 2 表決系統(tǒng) 1 n 1 n表決系統(tǒng)表示系統(tǒng)是由n個單元并聯(lián)而成 只允許一個單元失效的系統(tǒng) 若各單元的可靠度相等時 例 2 3表決系統(tǒng) 三個單元的冗余系統(tǒng) 要求同時至少有二個單元正常工作 整個系統(tǒng)能正常工作 求右圖2 3表決系統(tǒng)的可靠度Rs 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 該表決系統(tǒng)保證正常運行 有四種情況 1 2 3單元全部正常工作 1失效 2 3正常工作 2失效 1 3正常工作 3失效 1 2正常工作 若T為系統(tǒng)的失效時間 t1 t2 t3為各單元失效時間隨機變量 此時系統(tǒng)的可靠度為 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 當t1 t2 t3相互獨立時 若三個單元的可靠度都相同為R時 沈陽理工大學裝備工程學院 2 n r n表決系統(tǒng)n個單元并聯(lián) 只允r個單元失效的系統(tǒng) 當各個單元的可靠度相同時 系統(tǒng)的可靠度為 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 3 混聯(lián)系統(tǒng)可靠度計算把若干個串聯(lián)系統(tǒng)或并聯(lián)系統(tǒng)重復地加以串聯(lián)或并聯(lián) 就得到更復雜的可靠性結(jié)構(gòu)模型 稱為混聯(lián)系統(tǒng) 計算可靠性是通常采用等效系統(tǒng)進行 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 4 非工作貯備系統(tǒng)可靠度計算組成系統(tǒng)的n個單元中只有一個單元工作 當工作單元失效時通過失效監(jiān)測裝置及轉(zhuǎn)換裝置接到另一個單元進行工作的系統(tǒng)叫做非工作貯備系統(tǒng) 可靠性框圖為 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 冷貯備系統(tǒng) 當工作單元工作時 備用或待機單元完全不工作 一般認為備用單元在貯備期間失效率為零 貯備期長短對以后的使用壽命無影響 熱貯備系統(tǒng) 當工作單元工作時 備用或待機單元不是完全地處于停滯狀態(tài) 實際工作中 不管是冷貯備還是熱貯備 備用單元在貯備期間的失效率都不等于零 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 理想旁聯(lián)系統(tǒng)可靠度計算 開關(guān)的可靠度為100 理想旁聯(lián)系統(tǒng)運行到規(guī)定的時間t 兩種情況 1 第一單元單獨運行到時間t 2 第一單元在t1時發(fā)生故障 第二單元接著運行至規(guī)定的時間t 非工作貯備系統(tǒng)分為 理想旁聯(lián)系統(tǒng)和非理想旁聯(lián)系統(tǒng) 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 系統(tǒng)的可靠度為 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 非理想開關(guān)的旁聯(lián)系統(tǒng) 考慮開關(guān)的失效概率 非理想旁聯(lián)系統(tǒng)成功模型 兩種情況 1 第一單元單獨運行到時間t 不考慮開關(guān)失效問題 2 當t1 t時 第二個單元通過開關(guān)投入運行 tc t1和t2 t t1兩個時間同時發(fā)生 沈陽理工大學裝備工程學院 5 復雜系統(tǒng)可靠度的計算 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 全概率公式法首先選出系統(tǒng)中的主要單元 然后把這個單元分成正常工作與故障兩種狀態(tài) 再用全概率公式計算系統(tǒng)的可靠度 可靠度為 Rs RE R S RE R S FE FE 沈陽理工大學裝備工程學院 E單元可靠的條件下 系統(tǒng)能正常工作的概率 E單元不可靠的條件下 系統(tǒng)能正常工作的概率 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 廣義的定義 彈藥是裝有火炸藥或化學戰(zhàn)劑 用以達到殺傷 破壞或其他戰(zhàn)術(shù)目的的物體的總稱 按此定義彈藥的范圍包括 槍彈 后裝炮彈 迫擊炮彈 無坐力炮彈 火箭彈 導彈 空投彈 手投彈 魚雷 水雷 地雷以及爆破筒 爆破罐 炸藥包等 狹義的定義 彈藥是裝有火炸藥或化學戰(zhàn)劑 能投射到敵方達到殺傷 破壞或其他戰(zhàn)術(shù)目的的物體的總稱 按此定義彈藥的范圍較窄 它不包括地雷 水雷 地雷以及爆破筒 爆破罐 炸藥包等使用時不需要投射的爆炸物 本書所研究的彈藥可靠性 主要指狹義的彈藥 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 4 3彈藥系統(tǒng)可靠性模型 彈藥的定義 沈陽理工大學裝備工程學院 彈藥系統(tǒng)一般由戰(zhàn)斗部分和投射部分組成 戰(zhàn)斗部分是指被拋射到敵方發(fā)揮戰(zhàn)斗效能的部分 起毀傷目標和其他任務的作用 它一般由引信 彈殼和裝填物組成 投射部分是指用以將戰(zhàn)斗部分投射到敵方去的部分 它一般由發(fā)射裝藥及其容器 藥筒 藥包或火箭發(fā)動機本體 以及點火具五個部分 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 彈藥的一般組成 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計算 彈藥系統(tǒng)可靠性模型 一般彈藥系統(tǒng)的可靠性指標分為安全性 作用可靠性與貯存可靠性 沈陽理工大學裝備工程學院 引信作為一個系統(tǒng)研究 主要由著發(fā)機構(gòu) 保險機構(gòu) 延期解除保險機構(gòu) 隔爆機構(gòu) 爆炸序列五個部分組成 引信產(chǎn)品的可靠性作用有 瞎火 早炸 正常作用 對于特殊的引信有 延