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第1章 可靠性设计分析基础 1

1.1引言 1

1.1.1现代设计思想转变 2

1.1.2可靠性与性能综合设计 5

1.2可靠性的基本概念 6

1.2.1产品与环境 6

1.2.2可靠性与故障 7

1.2.3寿命剖面与任务剖面 9

1.2.4任务可靠性与基本可靠性 12

1.2.5固有可靠性与使用可靠性 12

1.2.6耐久性与寿命分布 12

1.3可靠性的参数及指标 14

1.3.1可靠性及其度量 14

1.3.2故障率与浴盆曲线 16

1.3.3平均故障前时间与平均故障间隔时间 18

1.3.4可靠性参数分类 20

1.3.5常用可靠性参数 21

1.3.6可靠性参数间的相关性 21

1.3.7可靠性参数指标的特点 22

1.4可靠性的设计分析流程 23

1.4.1系统工程过程概述 23

1.4.2可靠性设计分析流程 26

1.4.3可靠性设计分析的主要内容 30

第2章 可靠性要求与分配 33

2.1可靠性要求 33

2.1.1可靠性定性要求 33

2.1.2可靠性定量要求 34

2.1.3可靠性工作项目要求 35

2.2可靠性分配 37

2.2.1可靠性分配的目的 37

2.2.2可靠性分配的原理和准则 38

2.2.3无约束条件的产品可靠性分配方法 38

2.2.4有约束条件的产品任务可靠性分配方法 54

2.2.5可靠性分配方法的选择 56

2.2.6应用示例 57

2.2.7进行可靠性分配时的注意事项 62

第3章 可靠性建模与预计 64

3.1可靠性建模 64

3.1.1可靠性建模的目的 64

3.1.2可靠性模型分类 64

3.1.3典型可靠性模型 66

3.1.4系统可靠性模型的建立与方法选择原则 89

3.1.5示例 94

3.2可靠性预计 96

3.2.1可靠性预计的目的及其与分配、建模的关系 96

3.2.2单元可靠性预计 98

3.2.3系统可靠性预计 102

3.2.4研制阶段不同时期可靠性预计方法的选取 108

3.2.5示例 109

3.2.6进行可靠性预计时的注意事项 111

第4章 可靠性设计方法 113

4.1概述 113

4.2制定和贯彻可靠性设计准则 114

4.2.1概述 114

4.2.2可靠性设计准则制定 115

4.2.3可靠性准则贯彻程序及符合性检查报告 120

4.3简化设计 122

4.3.1概述 122

4.3.2简化设计的基本原则与主要技术 122

4.3.3简化设计的形式和基本步骤 123

4.3.4示例 123

4.4余度设计 124

4.4.1概述 124

4.4.2余度设计的基本原则与主要技术 129

4.4.3余度设计的基本步骤 134

4.4.4示例 136

4.4.5注意事项 139

4.5容错设计 139

4.5.1概述 139

4.5.2容错技术包含的内容与主要实现方法 140

4.5.3容错设计的基本步骤 151

4.5.4典型容错系统 152

4.5.5示例 155

4.5.6注意事项 157

4.6降额设计与裕度设计 157

4.6.1概述 157

4.6.2降额设计 158

4.6.3裕度设计 163

4.6.4注意事项 165

4.7热设计与热分析 165

4.7.1概述 165

4.7.2热设计 166

4.7.3热分析 175

4.7.4注意事项 178

4.8环境防护设计 179

4.8.1概述 179

4.8.2环境防护设计的基本原则 183

4.8.3环境防护设计的基本步骤 193

4.9元器件、零部件和原材料的选择与控制 193

4.9.1概述 193

4.9.2电子元器件的选择与控制 194

4.9.3零部件和原材料的选择与控制 200

4.9.4注意事项 202

第5章 可靠性分析方法 203

5.1故障模式影响及危害性分析 203

5.1.1概述 203

5.1.2故障模式及影响分析 205

5.1.3危害性分析 212

5.1.4 FMECA结果 218

5.1.5 FMECA示例 218

5.1.6 FMECA中的注意事项 221

5.2故障树分析 225

5.2.1概述 225

5.2.2故障树建立 226

5.2.3静态故障树的定性分析 230

5.2.4静态故障树的定量计算 234

5.2.5动态故障树的分析方法 242

5.2.6示例 244

5.3 GO法 246

5.3.1概述 246

5.3.2 GO法基本概念和建模过程 248

5.3.3 GO法分析 250

5.3.4 GO法分析示例 261

5.3.5 GO法分析的注意事项 265

5.4潜在通路分析 267

5.4.1概述 267

5.4.2潜在通路的产生原因及主要表现形式 267

5.4.3潜在通路分析方法 268

5.4.4潜在通路分析程序 271

5.4.5示例 276

5.4.6潜在通路分析的注意事项 278

5.5电路容差分析 279

5.5.1概述 279

5.5.2容差分析方法 279

5.5.3容差分析的流程 289

5.5.4容差分析的注意事项 290

5.6耐久性分析 291

5.6.1概述 291

5.6.2耐久性分析的基本步骤 292

5.6.3常用的耐久性分析模型和方法 293

5.6.4航空设备和主要部件的定、延寿分析 295

5.6.5.示例 297

5.6.6耐久性分析的注意事项 298

5.7有限元方法及其在可靠性分析中的应用 298

5.7.1有限元方法的基本概念 299

5.7.2有限元分析的基本过程 301

5.7.3有限元方法的应用 303

5.7.4有限元分析的应用示例 307

5.7.5有限元分析的软件工具 311

5.7.6有限元分析的注意事项 311

第6章 可靠性的故障物理方法 313

6.1故障物理方法的基本思想和概念 313

6.1.1概述 313

6.1.2故障机理及分类 314

6.1.3环境载荷及应力分析 316

6.1.4故障机理模型 318

6.2故障物理方法的应用 330

6.2.1基于故障机理模型的可靠性预计与寿命评估 330

6.2.2其他方面的应用 337

6.3故障预测与健康管理（PHM） 341

6.3.1PHM的基本概念和方法 341

6.3.2基于故障机理模型的电子产品故障预测 347

第7章 系统可靠性与性能一体化设计 355

7.1一体化设计简介 355

7.1.1问题与解决思路 355

7.1.2技术内涵 356

7.2一体化设计基本方法和流程 357

7.2.1基本原理与方法 357

7.2.2实施流程 361

7.2.3技术特点 362

7.3典型产品可靠性与性能一体化设计 363

7.3.1舵机系统介绍 363

7.3.2舵机一体化设计方案 365

7.3.3舵机一体化设计流程实现 366

7.3.4注意事项 376

第8章 数字化环境中的可靠性设计分析 377

8.1计算机辅助可靠性设计与分析的发展 377

8.1.1产品数字化开发环境 377

8.1.2计算机辅助可靠性设计与分析 379

8.2基于PLM的可靠性设计与分析集成平台 381

8.2.1集成平台的体系结构 381

8.2.2集成平台的物理视图 383

8.2.3集成平台的功能视图 384

8.2.4集成平台的运行剖面 386

8.2.5集成平台的实施过程 387

8.3典型数字化环境中的可靠性设计与分析示例 394

8.3.1典型应用场景 394

8.3.2典型数字化环境中的可靠性设计分析过程 395

参考文献 399

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