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目录 1

第一章　舰船可靠性设计概述 1

1.1　舰船可靠性设计的几个基本术语 1

1.1.1　可靠性 1

1.1.2　维修和维修性 3

1.1.3　可用性 4

1.2　舰船可靠性设计的重要性 4

1.2.1 可靠性工程及其重要意义 4

1.2.2　可靠性设计是可靠性工程的最重要环节 7

1.2.3　可靠性设计的发展 7

1.3　舰船可靠性设计的特殊性 9

1.4　可靠性设计的基本内容 11

1.4.1　可靠性要求 11

1.4.2　建立系统可靠性模型和进行可靠性分配 14

1.4.3　可靠性设计方法 17

1.4.4　可靠性预计 17

1.4.5　可靠性分析 18

1.4.6　可靠性设计评审 22

1.4.7　环境应力筛选试验和可靠性增长试验 22

1.5　可靠性设计程序 23

2.2.1　可靠性特征量 27

2.2　可靠性理论 27

第二章　可靠性设计的基本理论 27

2.1　概述 27

2.2.2　舰艇常用的可靠性指标 37

2.3　可靠性设计的数学基础 39

2.3.1　随机变量 39

2.3.2　可靠性设计中常用的概率分布 41

2.3.3　随机变量的相关特征 56

2.4　维修性理论 58

2.4.1　维修性的基本概念及其特征量 58

2.4.2　维修性设计中常用的概率分布 62

2.5　可用度理论 69

2.5.1　可用性的基本概念 70

2.5.2　建立可用度模型的马尔可夫过程方法 71

2.5.3　主要可用度参数 74

第三章　系统可靠性设计、计算方法 78

3.1　概述 78

3.2　系统可靠性模型 79

3.2.1　串联系统 79

3.2.2　并联系统 81

3.2.3　n中取r贮备模型 82

3.2.4　多数表决系统 84

3.2.5　旁联系统 85

3.2.6　混联系统 87

3.2.7　一般网络系统 88

3.2.8　建立系统可靠性模型的方法 94

3.3　系统可靠性分配 98

3.3.1　概述 98

3.3.2　等同分配法 99

3.3.3　比例分配法 100

3.3.4　专家分配法 102

3.3.5　加权分配法 104

3.3.6　可靠度的再分配（努力最小算法） 107

3.4　系统可靠性优化方法 108

3.4.1　拉格朗日乘数法 109

3.4.2　动态规划法 113

3.4.3　串联冗余优化的直接寻查法 118

3.5　系统可靠性预计 124

3.5.1　相似设备法 124

3.5.2　相似复杂性法 127

3.5.3　功能预计法 128

3.5.4　元器件计数法 131

3.5.5　应力分析法 133

3.5.6　可靠性模型预计法 135

3.5.7　上下限法 136

第四章　系统可靠性分析技术 140

4.1　概述 140

4.2　故障模式及影响分析（FMEA） 140

4.3　故障模式、影响及危害度分析（FMECA） 153

4.4　故障树分析（FTA） 157

4.4.1　建立故障树 157

4.4.2　故障的数学描述 169

4.4.3　故障树的定性分析 174

4.4.4　故障树的定量分析 180

4.5.1　概述 186

4.5　潜在通路分析（SCA） 186

4.5.2　潜通电路的分析技术 188

4.6　电路与系统的容差分析 195

4.6.1　容差分析原理 196

4.6.2　容差分析方法 199

第五章　可靠性设计与保障技术 203

5.1　概述 203

5.2　简化设计 204

5.2.1　简化设计的指导思想 204

5.2.2　简化设计的一般原则 205

5.2.3　简化线路的一般方法 206

5.3　可靠电路与系统的设计分析 207

5.3.1　可靠电路与系统一般设计原则 208

5.3.2　最坏工况设计及边缘性能分析 209

5.3.3　电路漂移分析 210

5.3.4　稳定性分析 211

5.3.5　过渡过程分析 211

5.4　元器件一零部件的选择与控制 212

5.4.1　电子元器件的失效机理与失效模型 212

5.4.2　元器件与零部件选用 216

5.4.3　电子元器件的筛选与老练 224

5.5.1　降额设计原理 233

5.5　降额设计 233

5.5.2　降额的限度 235

5.5.3　常用元器件的降额 236

5.6　热设计 236

5.6.1　热源和产品的热失效机理 236

5.6.2　热的传导与流动方式 238

5.6.3　热设计技术 241

5.7　耐环境设计 246

5.7.1　耐气候环境及三防设计 248

5.7.2　振动冲击防护设计 252

5.7.3　其它耐环境设计 253

5.8　电气互连设计 254

5.8.1　电气互连的类型及其失效机理 254

5.8.2　电气互连可靠性设计原则与方法 256

5.9　瞬态过应力保护设计 256

5.9.1　半导体器件的瞬态过应力保护 257

5.9.2　其它元器件的瞬态过应力保护 258

5.10　安全性设计 260

5.10.1　风险的评价 260

5.10.2　系统安全性设计要求和原则 261

5.10.3　安全性措施简述 262

5.10.4　安全性设计技术 264

5.11　装运、贮存、装御及维修对可靠性影响分析 266

5.11.1　装运和装卸对产品可靠性的影响 266

5.11.2　贮存对可靠性的影响 267

5.11.3　维修对可靠性的影响 268

第六章　电磁兼容设计 269

6.1　概述 269

6.2　电磁干扰源与电磁耦合模型 269

6.2.1　电磁干扰源 270

6.2.2　耦合方式与耦合模型 272

6.3　电磁兼容设计的一般程序和原则 276

6.4.1　屏蔽设计 279

6.4　电磁兼容设计技术 279

6.4.2　接地设计与搭接技术 282

6.4.3　抑制干扰源的一些工程方法 288

第七章　冗余技术与容错设计 291

7.1　概述 291

7.1.1　冗余系统的分类 291

7.1.2　冗余设计的基本原则 292

7.2　系统冗余优化设计方法 296

7.2.1　最不可靠的单元加一法 296

7.2.2　“效益”高的单元并联加一法 298

7.2.3　冗余传感器在航行体上最优设置 299

7.3　冗余设计技术 300

7.3.1　分立元器件的冗余技术 300

7.3.2　模拟电路的冗余设计技术 302

7.3.3　数字逻辑电路和系统冗余技术 304

7.4　容错技术概述 309

7.4.1　容错技术所包含的内容 309

7.4.2　故障检测与诊断技术 309

7.4.3　数字电路与系统的容错技术 312

8.1.2　软件可靠性含义 319

8.1.1　硬件、软件可靠性的异同 319

8.1　概述 319

第八章　软件可靠性 319

8.1.3　软件质量 321

8.2　软件的生存期 322

8.2.1　软件生存期的阶段划分 323

8.2.2　软件生存期各阶段任务 323

8.2.3　软件文档编制要求 323

8.2.4　软件质量保证及评审要求 325

8.3　软件错误及分类 327

8.3.1　软件错误模型 327

8.3.2　软件错误处理 329

8.3.3　软件错误限制 330

8.4　软件可靠性模型 331

8.4.1　杰林斯基-莫洛达模型 332

8.4.2　穆莎模型 334

8.4.3　葛尔-奥肯莫特的NHPP模型 341

8.4.4　杜安模型 342

8.4.5　软件可靠性模型的建模步骤 345

8.5　提高软件可靠性的设计技术 350

8.5.1　结构化程序设计 350

8.5.2　控制结构 351

8.5.3　软件的测试与排错技术 351

8.5.4　软件容错技术 355

9.5.6　程序自动再启动技术 356

9.5.5　程序正确性的数学证明 356

第九章　维修性设计 357

9.1　概述 357

9.1.1　维修与维修性及维修工程与维修性工程 357

9.1.2　维修工程分析与维修概念 357

9.1.3　维修性要求及维修性要求的确定 359

9.1.4　维修性设计与系统设计 360

9.1.5　维修性设计的目的和意义 363

9.2.1　可修串联系统 364

9.2　系统维修性模型 364

9.2.2　可修并联系统 366

9.2.3　可修串并联复合系统 367

9.2.4　可修表决系统 370

9.2.5　可修贮备系统（旁待冗余系统） 371

9.3　系统维修性分配 373

9.3.1　分配因素 373

9.3.2　维修性分配的主要步骤 374

9.3.3　维修性分配方法 377

9.4.1　概述 384

9.4.2　推断法 384

9.4　系统维修性预计 384

9.4.3　时间累加法 386

9.4.4　随机抽样法 388

9.4.5　加权因子预计法 397

9.4.6　线性回归预计法 397

9.5　维修性设计准则 398

9.5.1　概述 398

9.5.2　制定维修性设计准则的基本原则 399

9.5.3　维修性设计准则的主要内容 399

9.5.4　舰船维修性设计准则 404

9.6.1　概述 407

9.6　舰船机内自测试技术 407

9.6.2　BIT的工作类型 408

9.6.3　BIT的主要性能指标 408

9.6.4　BIT的设计考虑 411

第十章　系统效能模型和建立系统可靠性及维修性模型的技术 412

10.1　概述 412

10.2　系统效能模型 412

10.2.1　系统效能模型 412

10.2.2　系统效能的权衡分析与优化 416

10.3　不用日历时间定义的可用度模型 420

10.4　系统战备完好率概率模型 421

10.4.1　根据系统故障率和修复率建立模型 422

10.4.2　根据检测设备的测试性建立模型 423

10.4.3　根据任务时间的分布建立模型 423

10.4.4　复杂系统模型 424

第十一章　可靠性费用分析 426

11.1　概述 426

11.2　寿命周期费用 427

11.2.1　寿命周期费用（LCC）概念 427

11.2.2　寿命周期费用模型 428

11.2.3　寿命周期费用分类 430

11.2.4　可靠性与寿命周期费用关系 432

11.2.5　可靠性计划费用 435

11.3　寿命周期费用估算 436

11.3.1　寿命周期费用估算的基本方法 436

11.3.2　寿命周期费用估算的蒙特卡洛方法 438

11.4　系统可用度费用估算公式 442

第十二章　系统可靠性设计的权衡技术 445

12.1　概述 445

12.2　可靠性与维修性权衡 446

12.3　可靠性、维修性及可用度权衡 450

12.4　费用权衡 454

12.5.1　串联系统可用度、故障率及修复率的分配 457

12.5　可用度、故障率及修复率的分配 457

12.5.2　并联系统可用度、故障及维修复率的分配 459

12.5.3　多数表决系统可用度、故障率及修复率的分配 460

12.5.4　复杂系统可用度、故障率及修复率的分配 461

12.6　系统最优可靠性决策 464

第十三章　可靠性增长 475

13.1　概述 475

13.1.1　引言 475

13.1.2　可靠性增长过程 476

13.2.1　杜安模型 479

13.2　可靠性增长模型 479

13.2.2　杜安模型工程应用实例 481

13.2.3　贝叶斯可靠性增长模型及工程应用实例 483

13.2.4　可靠性增长模型的比较与工程意义 485

13.3　可靠性增长试验 486

13.3.1　可靠性增长试验的目的 486

13.3.2　可靠性增长试验的时间与方法 487

第十四章　人机工程设计 489

14.1　概述 489

14.1.1　人机关系的基本形式 491

14.1.2　人-机系统划分 491

14.2.2　人为差错 493

14.2.1　压力 493

14.2　人为因素 493

14.2.3　人为差错概率估计 494

14.2.4　人的模型 495

14.2.5　人的可靠性的定量分析 496

14.2.6　人为差错发生的卢克模型 496

14.3　人机系统的可靠性评估 497

14.3.1　THERP（人为差错预测）法 498

14.3.2　有人为差错时系统的可靠性评估 500

14.4　人机系统设计 504

14.4.1　作业环境设计 505

14.4.2　显示装置设计 507

14.4.3　控制装置设计 508

第十五章　结构可靠性分析 512

15.1　概述 512

15.2　应力强度干涉理论 513

15.3　某些典型分布的可靠度计算 517

15.3.1　正态分布和对数正态分布的可靠度计算 518

15.3.2　Г分布的可靠度计算 523

15.3.3　截尾分布的可靠度计算 525

15.4.1　二阶矩法 530

15.4　结构可靠度的近似计算方法 530

15.4.2　验算点法 537

15.4.3　等效正态分布法 544

15.5　蒙特卡洛法 550

15.6　舰船船体结构可靠性 555

15.6.1　舰船结构的失效模式 555

15.6.2　舰船结构的载荷分析 556

15.6.3　舰船结构的强度分析 558

15.6.4　舰船主船体结构可靠度计算 560

15.6.5　舰船结构可靠度分析实例 565

16.1　概述 569

第十六章　结构可靠性设计 569

16.2　可靠性系数 571

16.3　确定设计可靠性目标的方法 576

16.4　杆件的可靠性设计 578

16.4.1　受拉杆的可靠性设计 578

16.4.2　压杆稳定性设计 582

16.5　简支梁设计 584

16.6　压力容器设计 587

16.7　轴的可靠性设计 589

16.8　圆柱压缩螺旋弹簧的设计 595

17.1.2　可靠性设计管理的基本要求 601

17.1.1　可靠性设计管理的概念 601

17.1　可靠性设计管理 601

第十七章　可靠性设计管理与评审 601

17.1.3　方案阶段的可靠性设计管理 602

17.1.4　工程设计阶段的可靠性设计管理 603

17.2　可靠性设计评审 604

17.2.1　关于评审的几个概念 604

17.2.2　设计评审目的和作用 605

17.2.3　设计评审范围和内容 605

17.3　设计评审种类 609

17.4　设计评审程序 610

17.5　设计评审的组织管理 612

17.6　可靠性保证大纲实例 613

17.6.1　总则 613

17.6.2　监督与控制 614

17.6.3　设计与评价 617

17.6.4　研制试验 620

17.7　维修性大纲与维修性大纲工作项目 622

17.7.1　制定维修性大纲计划 622

17.7.2　系统维修性分析 622

17.7.6　预计维修性参数值 624

17.7.5　进行设计权衡 624

17.7.3　提供确定维修概念和制定维修计划的信息 624

17.7.4　建立维修性设计准则 624

17.7.7　对转承制方实施监控 625

17.7.8　参加设计评审 626

17.7.9　建立数据收集、分析和纠正措施系统 626

17.7.10　验证达到的维修性要求 626

17.7.11　编写维修性状态报告 627

17.8　舰船维修性设计评审 627

17.8.1　概述 627

17.8.2　维修性设计评审的基本类型 627

17.8.3　舰船维修性设计评审的主要内容和示例 628

18.1　概述 633

第十八章　生产和使用的可靠性及维修性 633

18.2　生产可靠性控制 634

18.2.1　生产质量及质量控制 634

18.2.2　生产过程中可靠性降低的估计的控制 635

18.3　生产维修性控制 638

18.3.1　概述 638

18.3.2　生产阶段的维修性保证 638

18.4　产品使用过程中可靠性和维修性的控制 639

18.4.1　概述 639

18.4.2　产品在使用过程中维修性与可靠性的估计与控制 639

思考题 640

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