可靠度验证2015322

1、可靠性基本概念杨德敏 2015.3.24系统验证计算可靠性基本概念-可靠性可靠性可靠性 产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力. 产品可靠性定义的要素是三个“规定”:“规定条件规定条件”、“规定时间规定时间”、“规定功能规定功能”注注: :可靠性的量化指标称可靠性的量化指标称: :可靠度可靠度. .可靠性基本概念-可靠性固有可靠性固有可靠性产品在设计、制造过程中赋予的固有属性.产品的开发者可以控制.这是产品内在的可靠度，是厂家在生产过程中已经确立下来的可靠度，它是系统、产品从企业规划阶段就已确立的指标，是综合其它指标后的可靠性指标.可靠性基本概念-可靠性使用可靠性使用可靠性产品在实际

2、使用过程中表现出的可靠性.它与产品的使用有关，与包装、运输、保管、环境、操作情况、维修等因素有关.可靠性基本概念-可靠性任务可靠性任务可靠性产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力. 实际使用时，机器的可靠度也称:工作可靠度.要点:在规定时间内保质保量的完成目标任务. 可靠性基本概念-寿命寿命寿命产品在规定条件下,完成规定的任务能力时间称:寿命(单位:小时)可靠性基本概念-寿命特征寿命特征寿命产品在设计、制造过程中赋予的固有寿命时间.注:产品的开发者可以控制寿命时间.固有寿命也称:特征寿命.提示:特征寿命可靠度是36.78%可靠性基本概念-寿命平均寿命平均寿命产品投入使用到发生故障的平均工作时

3、间.平均无故障间隔:MTBF(Mean Time Between Failure),可修复使用;失效前工作时间:MTTF(Mean Time To Failure),不可修复使用;提示:导入MTBF&MTTF时机;可靠性基本概念-失效率失效率失效率能工作到某个时刻的产品，在随后极短的连续单位时间内发生失效的比例.注:失效率越低越好.失效率每小时=1/寿命时间(h)可靠性基本概念-失效率失效率单位失效率单位失效率国际上惯用菲特（Fit）作为单位.1 菲特（Fit）：1 * 1E(-9)小时= 1 * 1E(-6)千小时.表示了10亿个元件小时内只允许有一个产品失效，亦即在每千小时内，只允

4、许有百万分之一的失效概率.可靠性基本概念浴盆曲线浴盆曲线大多数产品的故障率随时间的变化曲线形似浴盆，称之为浴盆曲线。由于产品故障机理的不同，产品的故障率随时间的变化大致可以分为三个阶段：可靠性基本概念-计算公式 可靠度可靠度N0 :t = 0时，在规定条件下进行工作的产品数；r(t): 在在0到t时刻的工作时间内，产品的累计故障数可靠性基本概念-计算公式故障率故障率(t): 故障率;兰布达dr(t): t 时刻后，dt时间内故障的产品数;Ns(t): 残存产品数，即到t 时刻尚未故障的产品数;可靠性基本概念-计算公式累计故障率累计故障率产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定功能的概率概率称

5、为累积故障概率（又叫不可靠度）因此,产品的累积故障概率是时间的函数;可靠度+不可靠度=1,即:可靠性基本概念-计算公式可靠度函数可靠度函数R(t)=e-t可靠度寿命可靠度寿命t(r)=R-1(r)式中的R-1(r)是R(t)的反函数;注:电子产品寿命符合指数分布.可靠性基本概念-计算公式例题1:若已知某产品的失效率为常数,(t)=0.25*10-4/h,可靠度函数R(t)=e-t,试求可靠度R=99%的可靠度寿命t(0.99),以及中位寿命t(0.5),和特征寿命(t) e-1.解:已知R(t)= e-t,两边取对数,即:lnR(t)=- t;得:t=-(lnR)/ ;故可靠寿命:t(0.99

6、)=-ln(0.99)/(0.25*10-4)=402小时;中位寿命: t(0.5)=-ln(0.5)/(0.25*10-4)=27725.6小时;特征寿命: t(e-1)=-ln(e-1)/(0.25*10-4)=40000小时可靠性基本概念-计算公式例题2:已知某控制器之总失效率为3926.57*10-6小时,求其平均无故障时间及工作100h的可靠度R值?解:平均无故障间隔时间(h)MTBF=(1/3926.57)*1000000=255h;工作100h的可靠度R; R(100)=e-100/255=0.676;可靠性基本概念-计算公式例题3:设某批仪器的寿命服从指数分布,现测得总数的25

7、%,失效时间为2800小时,求平均寿命MTBF的估计值和5000小时的失效数占总数的比例.解: MTBF=-Tr/lnr=-2800/ln0.75=9733h,其中:0.75=1-0.25;又,5000h时的失效数占总数比例即为累计失效分布函数值:F(5000)=1-e-5000/9733=0.402;因此,到5000h时,大约有40%的仪器已失效.可靠性基本概念-计算公式例题4:某一控制器总失效率为:1.5*10-4/h,试求计算系统的平均无故障工作时间及工作半年(4320小时计算)时的可靠度.解:MTBF=1/=1/1.5*10-4=6667h;故:R(4320)=e-1.5*10-4*4

8、320=0.522可靠性基本概念-抽样检验 & 风险风险生产方风险,一般用表示,通常取0.05,0.1,0.01等.它的意思是采用抽样方法对产品进行检查验收时,生产方要冒5%,10%,1%的把合格品误做为不合格处理风险.使用风险,一般用表示,通常取0.1,0.2,0.05等.它的意思是采用抽样方法对产品进行验收时,使用方要冒10%,20%,5%的把不合格品误作为合格品接收的风险.提示: & 称之为置信水平,就是对验证结果评价的信赖度有多少.:阿尔法, :贝塔可靠性基本概念-抽样检验可靠度下限评鉴可靠度下限评鉴式中:N:样品数量;t:试验时间(h);X2:X2检验(卡方_ CHI

9、INV):失效数量;伽马 :0.9置信水平90%;MTBF下=2N*tX20.9(2+2)=2N*t CHIINV提示:下限适合单边寿命试验;上限适合双边全寿命试验;可靠性基本概念-寿命试验截尾寿命试验截尾寿命试验把n个试样品试验到部分失效就停止的试验，称为截尾寿命试验.寿命试验含:1.定时截尾寿命试验：又称I型截尾寿命试验。它是指试验到指定时间就立即停止试验。这时样本中的失效个数是随机的，事先无法知道；2.定数截尾寿命试验：又称II型截尾寿命试验。它是指试验到指定的失效个数达到时停止。这时试验停止时间是随机的可靠性基本概念-加速公式温度的加速因子公式温度的加速因子公式TAF=Lnormal/

10、Lstress=exp(Ea/k)*(1/Tnormal-1/Tstress)式中:Lnormal:正常状态下的使用寿命;Lstress:加速测试下的使用寿命;Ea:活化能,单位为电子伏(eV);K: 波而兹曼常数,8.6*10-5;Tnormal:正常状态下的绝对温度;Tstress:加速测试下的绝对温度;可靠性基本概念-加速公式电压的加速因子公式电压的加速因子公式VAF=10(Vstress-Vnormal)式中:Vnormal:正常状态下的使用电压;Vstress:加速测试下的使用电压;:为电压的加速率常数,习惯使用自然对数(exp)为底的模型,其实是和以10为底数的形式相同,只是此时两

11、者的值不同而已;可靠性基本概念-加速公式湿度的加速因子公式湿度的加速因子公式HAF=(RHstress/RHnormal)n式中:RHnormal:正常状态下的使用湿度;RHstress:加速测试下的使用湿度;n:为湿度的加速常数,一般对应不同的故障机制,介于23之间可靠性基本概念-加速公式温度变化的加速因子公式温度变化的加速因子公式TEAF=(Tstress/T normal)n式中:Tnormal:正常状态下的使用温度;Tstress:加速测试下的使用温度;n:为温度的加速常数,一般对应不同的故障机制,介于48之间可靠性基本概念-重点总结理论寿命计算理论寿命计算MTBF=目标工作寿命(h)

12、-LN(目标截尾可靠度值)例:MTBF=43200(h)-LN(0.65)=100282.5 (h)可靠性基本概念-重点总结可靠度计算可靠度计算R= EXP(- *t)式中 :失效率; t:目标工作时间(h)例:R= EXP(-0.0000231*43200) =36.86(%)可靠性基本概念-重点总结可工作时间计算可工作时间计算式中 t:可工作时间(h);:失效率; R:目标可靠度;t=-LN(R)例:t =-LN(0.65)0.0000231=18648.61(h)可靠性基本概念-重点总结验证时间计算验证时间计算式中 t:验证时间(h);CHIINV:卡方; N.样品数量;t=(理论寿命/加速因子)*CHIIN