可靠性設計大作業(yè)

元件的可靠性設計課程：學校編號：名稱：wenweiwei摘要：本學期選修了電子設備可靠性項目，對這門科學有了更深的理解，詳細了解了這門學科在工業(yè)生產和科學研究中的重要性。海外相關資料顯示，海洋電子設備誤操作的原因中，有40%，電子部件質量問題約30%，操作和維護引起的故障10%，制造工藝引起的故障約10%是不合理的。分析了我國某瞄準雷達現場故障統(tǒng)計結果，結果顯示，約25%以上是由于設計不當造成的。介紹：從可靠性技術的快速發(fā)展到指標示范評價、指標演示、設計、原材料選擇到過程控制和售后服務等全過程的綜合管理和評價，很多產品都展示了“零失敗”的王牌。產品的可靠性在很大程度上取決于設計的正確性，它基于組件的可靠性設計。零件的可靠性設計是以提高產品的可靠性為目的，以概率論和數理統(tǒng)計理論為基礎，綜合數學、物理、工程力學、機械工程、人機工程、系統(tǒng)工程、操作研究等多方面的知識，研究機械工程的優(yōu)化設計問題?？煽啃栽O計可以降低組件和系統(tǒng)的效率，降低設備成本，提高設備的可靠性。電子設備可靠性設計技術主要包括熱設計、還原設計、動態(tài)設計、三種防御設計、電磁兼容性設計、振動和沖擊隔離設計等。本文：在國內外實踐經驗中，機器結構的可靠性由設計決定，由制造決定，安裝和管理保證。因此，將概率設計理論和可靠性分析及設計方法應用于機械結構設計，得到了具有充分安全可靠性和適當經濟性的優(yōu)化結構。這樣，以結構系統(tǒng)可靠性估計為目標，基于概率統(tǒng)計和概率過程理論，將各種結構分析技術作為工具的各種結構可靠性分析和設計方法正在迅速發(fā)展。Raizer回顧了基于一階二次矩法和一階二次矩法的現代可靠性分析理論。祖國號等建立了考慮廣義隨機空間中隨機變量相關性的結構可靠性實用分析方法，擴大了現有可靠性計算方法的應用范圍。另外，研究了昆津和祖國本都不需要將非正規(guī)隨機變量映射為正規(guī)隨機變量或等化的原始空間內可靠性分析方法，特別適用于對隨機變量的概率分布函數沒有明確置信度的計算。李云貴和趙國藩提出了計算可靠性的4次高階矩法，提高了可靠性的計算精度。胡云昌等在分析現有可靠性計算方法的基礎上，提出了評價結構系統(tǒng)可靠性的更全面的標準，為結構系統(tǒng)的優(yōu)化可靠性設計提供了可靠的設計依據。劉寧、呂珍國本可靠性理論研究與應用的發(fā)展及現狀綜合探討。極限狀態(tài)函數的編寫是可靠性分析的前提，在復雜的機械結構中，大多數情況下，狀態(tài)變量和基本變量之間不存在顯式函數關系，因此在進一步的可靠性分析中存在困難。為了解決這種復雜機械結構的可靠性問題，Wen Raashekhar等提出了可靠性分析的響應面方法，該方法易于與一般有限元軟件連接，以便對大型復雜機械結構進行可靠性分析和設計計算。但是，如果問題的規(guī)模大，隨機變量多，響應表面法的計算量就很難接受。吳等提出的修正平均法是在隱式極限狀態(tài)函數下進行可靠性分析的有效方法。與響應曲面方法相比，其優(yōu)點是計算少，準確度高。目前，基于確定性有限元開發(fā)的任意有限元方法已成為對任意參數結構進行不確定分析的一種非常有效的數值方法。張義民等應用隨機有限元法和一階可靠性技術，研究了隨機結構的可靠性問題，為基于一階二階矩法、攝動技術、有限元理論和實際概率統(tǒng)計的現代結構可靠性分析和設計理論開辟了新的道路。在可靠性設計中，通過適當的熱設計、電磁防護設計、機械防震設計等，可以非常有效地提高零件的穩(wěn)定性。(a)熱設計：熱設計有一些基本規(guī)則。有溫差的地方就有傳熱。傳熱過程可分為穩(wěn)定過程和不穩(wěn)定過程兩類。在純熱導率方面，通過給定面積的單位時間的熱與該點的溫度和熱導率垂直的橫截面積，即傅立葉定理成正比。有三種基本的傳遞方法：熱傳導、對流和輻射。熱設計的基本理論基礎是傳熱學。掌握不同傳熱過程的機理、理論和計算方法，可以有效地解決電子設備熱設計中的各種實際問題。要提高導熱性，必須減少接觸電阻。方法有：提高接觸面拋光，增加接觸面之間的壓力，在接觸面上涂抹薄層的導熱系數，或添加高熱導率材料的板材層。道路設計方法強制冷卻道路設計設計要點：1.如果熱量分布均勻，則組件間距必須均勻，以便風均勻地流過每個熱源。2、熱量分布不均勻的情況下，應使發(fā)熱量大的地區(qū)的組件稀疏排列，熱量小的地區(qū)的組件稍微密集，或添加方向條，使風力有效地流向核心熱力設備。3、如果風扇同時冷卻散熱片和模組內的其他散熱裝置，請務必在模組內部使用阻擋方法，讓大部分的氣流進入散熱片。4、進氣口的結構設計原則：最小化氣流阻力，同時考慮防塵的影響，必須考慮二者的影響。風管設計原理1、風管盡可能短，縮短管道長度可以減少風管阻力。2、盡可能直錐形風管，直管加工容易，局部阻力?。?、風管的截面尺寸和出口形狀、風管的截面尺寸與風扇的出口最匹配，以防止過渡段造成阻力損失；截面形狀可以是花園、方形或矩形；垂直封閉中間層的自然對流換熱問題分為三種情況。1、中間層的冷熱壁上的兩個流道邊界層可以相互結合形成循環(huán)；2、在中間層厚度和高度比/h 0.3中，冷熱自然對流邊界層不相互干涉，不發(fā)生循環(huán)，根據自然對流傳熱計算方法，可以分別計算冷熱自然對流傳熱。3.冷熱壁的溫差和厚度都很小，厚度固定大小的Gr=(Bgt 3)/在32000的情況下，通過中間層的熱可以根據純熱導率計算。水平中間層的自然對流換熱問題分為三種情況。(b)電磁防護設計電磁脈沖電磁防護原理：所有電子設備可以按照原始設計要求正常工作，設備或系統(tǒng)本身產生的電磁噪聲不能對周圍電磁場環(huán)境造成嚴重污染，也不能干擾其他設備的正常運行。也就是說，具有電磁兼容性的設備或系統(tǒng)要使設備或系統(tǒng)具有電磁兼容性，必須采取適當的電磁保護措施。屏蔽和接地保護實施電磁屏蔽時，必須分別屏蔽EMP電場和磁場組件，并考慮EMP脈沖的寬帶特性。電場屏蔽主要為了防止電子元件或設備的電容耦合，金屬屏蔽層必須密封電子元件或設備，其屏蔽體用良好導體(銅、鋁等)制作，并良好接地。磁場屏蔽主要抑制噪聲源和敏感設備之間的磁場耦合，將磁力線封閉在屏蔽層中，防止內部磁場向外擴散或外部磁場流入。一般來說，鐵或其他高磁導率材料構成了用于分散磁場的低磁阻過程。具體實施屏蔽時，應根據屏蔽的性能要求，結合相應屏蔽的理論確定屏蔽的方法，防止可能發(fā)生的共振現象。復雜的電磁系統(tǒng)通常包含很多高低壓設備，一般還需要考慮防雷接地、保護接地、直流工作和交流工作場所等接地的各種接地要求。一般來說，防雷接地電阻小于10 ，接地電阻應遠離其他接地極25米以上，以防止干擾。為了保護人員和設備的安全，必須接地各種儀表的外殼，保護接地電阻一般應小于4 。由于操作和安全操作的需要，直流電源輸出的端外殼必須通過接地網絡連接在一起，成為穩(wěn)定的零電位，直流操作接地電阻必須小于2 。此外，交流電源零線也必須與地球連接。(c)機械防震設計防震設計原則在機械環(huán)境下，確保設備的中長期可靠性，減少或消除常用保護設計源、失諧源、解耦、阻尼阻尼、剛度、小型化、隔離源等。采用適當的防塵設計1.設計設備的機箱部分時，選擇適合每個設備工作環(huán)境的材料，通過防震保護機箱內部的組件。在機械振動較多的工作環(huán)境中，機箱材料必須使用鋼等剛性材料。在材料力學中，如果零部件的材料固定，扭轉剛度取決于零部件的截面形狀和大小，因此，如果為底盤材料板材選擇合理的截面形狀和大小，并增加底盤壁邊，則可以有效地提高剛度，因此，如果滿足結構要求、過程、重量指標，選擇截面慣性矩大的截面形狀是提高彎曲剛度的有效方法。第二，提高機箱部分的連接剛度。2、厚回路安裝結構材料(例如電路PCB板)的強度，在滿足強度時，選擇盡可能硬、質量輕的材料。3、注意組件的安裝位置。對于振動強的電子設備，最好獨立安裝電氣控制部分。如果不能獨立安裝，則應盡可能遠離振動源。將振動的影響降至最低。強度大的部件可以放置在電路板中央，作為加強材料。組件最大限度地分布在邊界框附近，尤其是高質量的設備上。為了盡量減少倒結構的安裝，加強對倒結構根部的支撐，減少懸臂梁的影響。4、采取必要的減振措施。將電氣零件或零件與振動實體的剛性連接更改為柔性連接。也就是說，使用機械阻尼最大限度地衰減機械波，向電氣零部件添加防震彈簧、防震墊圈等。(d)結論和展望隨著集成電路的快速發(fā)展，可