分布模型PPT课件

1、可靠性分析中经常采用的可靠性分析中经常采用的 概率分布类型有概率分布类型有 一、威布尔分布一、威布尔分布二、指数分布二、指数分布三、正态分布三、正态分布 四、对数正态分布四、对数正态分布五、均匀分布五、均匀分布六、贝塔分布六、贝塔分布七、瑞利分布七、瑞利分布八、伽马分布八、伽马分布第1页/共18页一、一、威布尔分布威布尔分布 威布尔分布是近年来在可靠性分析中使用最为广威布尔分布是近年来在可靠性分析中使用最为广泛的模型泛的模型, ,它能全面地描述浴盆失效概率曲线的各个阶它能全面地描述浴盆失效概率曲线的各个阶段。段。 尤其适用于尤其适用于机电类产品磨损累计失效的分布形式机电类产品磨损累计失效的分布

2、形式和和在研究金属材料的疲劳寿命（如疲劳失效、轴承失效）在研究金属材料的疲劳寿命（如疲劳失效、轴承失效）时应用时应用 ，由于它可以利用概率纸很容易地推断出它的，由于它可以利用概率纸很容易地推断出它的分布参数，被广泛应用与各种寿命试验的数据处理。分布参数，被广泛应用与各种寿命试验的数据处理。威布尔分布的参数有三个：威布尔分布的参数有三个： m m为形状参数为形状参数-决定了分布密度曲线的基本形状决定了分布密度曲线的基本形状; ; 为尺度参数为尺度参数-起到缩小或放大坐标尺度的作用起到缩小或放大坐标尺度的作用; ; r r为位置参数为位置参数 当威布尔分布中的参数不同时，它可以蜕化为指当威布尔分布

3、中的参数不同时，它可以蜕化为指数分布、瑞利分布和正态分布。数分布、瑞利分布和正态分布。1 1 失效分布函数为失效分布函数为: :mrtetF 1)(第2页/共18页3 3 其失效率函数为其失效率函数为: :1)()(mtmtm当当m1m1时，为递增型，适合于建时，为递增型，适合于建模磨损或者老化一类的晚期失效模磨损或者老化一类的晚期失效; ;当当m=lm=l时，为恒定型一适合于建时，为恒定型一适合于建模随机失效模随机失效; ;mlml时，为递减型适合于建模产时，为递减型适合于建模产品的早期失效。品的早期失效。mrtmertmtf 1)(2 2 威布尔分布的失效密度函数为威布尔分布的失效密度函数

4、为: :第3页/共18页4 4 可靠度函数为可靠度函数为: :mrtetR)(第4页/共18页二二 、指数分布：、指数分布： 指数分布主要适用于设备、电子元件、机械系统、承受一定指数分布主要适用于设备、电子元件、机械系统、承受一定载荷的机械零件。载荷的机械零件。事例事例：真空管失效寿命；在可靠性试验过程中探：真空管失效寿命；在可靠性试验过程中探测不良设备的预期成本；雷达设备中使用的指示管的预期寿命；照测不良设备的预期成本；雷达设备中使用的指示管的预期寿命；照明灯泡、洗碗机、热水器、洗衣机、飞机用泵、发电机、汽车变速明灯泡、洗碗机、热水器、洗衣机、飞机用泵、发电机、汽车变速箱等的失效寿命。箱等的

5、失效寿命。参数参数：, ,为指数分布的失效率。为指数分布的失效率。1 1 失效密度函数：失效密度函数：2 2 指数分布函数指数分布函数tetf)(tetF1)(第5页/共18页3 3 失效率函数：失效率函数：tetFTR)(1)(tteetRtft)()()( 应力的指数分布系数分别是工作应力和许用和设c4 4 可靠度函数：可靠度函数： /1/1ccc和，则有和的均值为和若c其可靠度计算公式为：其可靠度计算公式为： ccccdyyydydxxfyfPRyc)exp()exp()()()(0第6页/共18页三、正态分布：三、正态分布： 正态分布是最普遍和最常用的一种统计分布，例如工艺误差、测量误

6、差、尺正态分布是最普遍和最常用的一种统计分布，例如工艺误差、测量误差、尺寸误差、材料特性、应力分布都可以用它来描述。一般适用于飞机轮胎磨损、变寸误差、材料特性、应力分布都可以用它来描述。一般适用于飞机轮胎磨损、变压器、灯泡及某些机械产品。正态分布有两种基本用途，一种是用于分析由于磨压器、灯泡及某些机械产品。正态分布有两种基本用途，一种是用于分析由于磨损损( (如机械装置如机械装置) )、腐蚀、老化而发生故障的产品，另一种是用于对制造的产品及、腐蚀、老化而发生故障的产品，另一种是用于对制造的产品及其性能进行分析及质量控制。其性能进行分析及质量控制。参数：参数：、分别为均值和标准差分别为均值和标准

7、差1 1 正态分布的失效密度函数为正态分布的失效密度函数为: :22121)( tetf第7页/共18页2 2 失效分布函数为失效分布函数为 tttetRd21)(221dxetFxt21021)(3 3 失效率函数失效率函数 4 4 正态分布的可靠度函数正态分布的可靠度函数)()()(tRtft 第8页/共18页 在可靠性设计中，若工作应力在可靠性设计中，若工作应力 和许用应力和许用应力 均为正态分布，则两个随机变量差仍然是一个正态分布均为正态分布，则两个随机变量差仍然是一个正态分布 的随机变量的随机变量z z， ，而且有，而且有c 22cczz正态分布可靠度正态分布可靠度R可以写成：可以写

8、成： RRzzzzzzzdxxzPRcz11121exp21)0(2202 22ccRz其中：其中：称为可靠度指数称为可靠度指数 cz第9页/共18页四、对数正态分布：四、对数正态分布： 对数正态分布是由正态分布导出的一个典型的分布模型，对数正态分布是由正态分布导出的一个典型的分布模型，主要适合于加速寿命试验数据、疲劳失效以及维修时间等等，主要适合于加速寿命试验数据、疲劳失效以及维修时间等等，在可靠性领域己有很多应用。在可靠性领域己有很多应用。参数：参数： 、1 1 对数正态分布的密度函数为对数正态分布的密度函数为: :2 2 对数正态分布的累积分布函数对数正态分布的累积分布函数)(2121)

9、(yyyyexxfdxexxFyyyyx)(21021)(式中式中 和和 为为y=1nxy=1nx的均值和标准差。的均值和标准差。yy第10页/共18页3 3 失效率函数失效率函数ttttr1ln1ln)( 2ln2lnlnlncczz若若 和和 服从对数正态分服从对数正态分布，则布，则ln ln 和和ln ln 服从正服从正态分布。令态分布。令c c 2ln2lnlnln1)0(cczPR czlnln可得对数正态分布的可靠度为：可得对数正态分布的可靠度为：第11页/共18页 与正态分布比较，对数正态分布有几个显著不与正态分布比较，对数正态分布有几个显著不同的地方同的地方: : l) l)它

10、的定义域在它的定义域在(0(0，+ +) )，而正态分布定义，而正态分布定义在在(-(-，+ +) )，这使它作为可靠性模型更为准确，这使它作为可靠性模型更为准确合适。合适。 2)2)它的密度函数是不对称的单峰形状，而正它的密度函数是不对称的单峰形状，而正态分布的密度函数是对称的。态分布的密度函数是对称的。 3)3)它的失效率函数不是单调的，而是单峰形它的失效率函数不是单调的，而是单峰形状的，而正态分布的失效率是单调增加的。状的，而正态分布的失效率是单调增加的。第12页/共18页其他分布函数其他分布函数均匀分布：均匀分布：瑞利分布：瑞利分布：2222)(xRexxfbxaxbxaabxfu,

11、0,1)(),(bau)(Rxa b)(xfR)(xfu第13页/共18页3 3 贝塔分布贝塔分布：4 4 伽马分布：伽马分布：1)()(aaxaxf),()1 ()(11xxxf),(a),(111f(x)(xf第14页/共18页总结总结 现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。 李老师教学方法灵活生动，充分发挥学生们的动手能力

12、，对课程的认识更加深刻。我学到设计者敢于怀疑，充分发挥创造力和想象力，充分利用已有的科学技术的理论、原理、方法、技术进行创新构思，追求新奇、新颖、独特和非重复性的创造成果。将设计对象看成一个系统，用系统工程的概念进行分析和综合，并且按产品或系统开发的进程进行设计，以求获得最佳设计方案。系统分析设计法，实际上就是当前广泛应用的系统工程在设计中的初应用及其与离散方法、聚类分析的结合。优化设计的要求是，把最优化数学原理应用于工程设计问题，在所有可行方案中寻求最佳设计方案的一种现第15页/共18页代步设计方法。可靠性设计以概率论和数理统计为理论基础，以失效分析、失效预测及各种可靠性试验为依据，以保证产品的可靠性为目标的现代设计方法。可靠性设计的基本内容是：选定产品的可靠性指标及量值，对可靠性指标进行合理的分配，再把规定的可靠性指标设计到产品中去。逆向制造，本方法是消化吸收并改进国内外先进技术的一系列工作方法和技术的总和。通过实物或技术资料对已有的先进产品进行分析、解剖、试验，了解其材料、组成、结构、性能、功能，掌握其工艺原理和工作机理，以消化仿制、改进或发展、创造新产品的一种方法和技术。绿色设计是指以环境资源保护为核心概念的设计过程，其基本思想就是在设计阶段就将环境因素