《矿业系统可靠性教学课件》K9.ppt

第九章 可靠性设计优化 第一节 概述 第二节 系统可靠性分配最优化 第三节 可靠性预计 习题 第一节 概述 一、可靠性设计的重要性 (1)设计规定了系统的固有可靠性。 (2) 现代科学技术的迅速发展，使同类产品之间的竞争加剧。 (3) 在设计阶段采取措施。提高产品的可靠性。耗资最少，效果最佳。 在产品的整个寿命周期内，对可靠性起重要影响的是设计阶段，见表9-1。 表9-1 各种因素对产品可靠性的影响 二、可靠性设计的目的、任务和要求 1．可靠性设计的目的和任务 2. 可靠性设计的基本原则 (1)可靠性设计应有明确的可靠性指标和可靠性评估方案； (2) 可靠性设计必须贯穿于功能设计的各个环节，在满足基本功能的同时，要全面考虑影响可靠性的各种因素； (3) 应针对故障模式进行设计，最大限度地消除或控制产品在寿命周期内可能出现的故障(失效)模式； (4) 在设计时，应在继承以往成功经验的基础上，积极采用先进的设计原理和可靠性设计技术。 (5) 在进行产品可靠性的设计时，应对产品的性能、可靠性、费用、时间等各方面因素进行权衡，以便作出最佳设计方案。 3. 可靠性要求 可靠性的定量要求。 可靠性的定性要求。 可靠性定性要求可分为定性设计要求和定性分析要求两种。 ①定性设计要求：所谓定性设计是为满足产品的可靠性要求而完成的一组可靠性设计。主要的定性要求见表 9-2。 表 9-2定性设计要求项目表 表 9-2定性设计要求项目表（续） 表 9-3 定性分析要求项目 表 9-3 定性分析要求项目（续） 4． 可靠性设计的主要内容 可靠性设计的主要内容概括起来可以有以下几个方面： (1) 建立可靠性模型，进行可靠性指标的预计和分配。 (2) 进行各种可靠性分析。 (3) 采取各种有效的可靠性设计方法。 第二节 系统可靠性分配最优化 一、系统可靠性最优化设计 （1）努力最小法 设n个部件组成的串联系统，若第 个部件的可靠度为 ，则系统可靠度为： 当规定系统的可靠性指标值 大于系统预测可靠性指标R时，为使系统达到规定要求，至少必须提高一个子系统的可靠性指标，为此，需做一定的“努力”，如增加投资、更新设备等，把这种努力用努力函数 表示，该函数描述把第 个部件的可靠度由 提高到 所需努力的总额，且努力函数 满足下列条件： （1） 。 （2） 对于确定的x值不随y减少，对于确定的y值不随x增大，即 （3） 具有可加性，即 （4） 具有导数 ,以使 随y严格递增 。 把 提高到 ，使努力函数 最小的问题即为如下最优化问题。 假设 。 目标函数 约束条件 （9-1） 则上述规划问题有如下唯一解 （9-2） 其中 是使（9-3）成立的 的最大值， 的求解以满足下式 （9-3） 式中， 定义为1，即 ， 由下式求出： （9-4） 于是，重新调整系统的可靠度 可按下式求出： （9-5） 2．拉格朗日乘数法 （1）在系统可靠度水平一定的条件下，资源（费用、重量、体积等系统称资源）的最优分配。 设系统由n个部件组成，系统可靠度为R，各部件的可靠度为 ，有