沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 4 1系統與系統結構模型分類 系統是由若干部件 子系統 元器件 相互有機地組合起來 可以完成某種工作任務的具有一定輸入 輸出特性的整體 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 系統的可靠度決定于兩個因素 1 單元本身的可靠度 2 各個單元的組合方式 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 串聯系統 各單元之間的失效時間隨機變量互為獨立時 如果有某一單元發生故障 則引起系統失效的系統 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 1 2 n 沈陽理工大學裝備工程學院 并聯系統 并聯冗余系統由于某一元器件失效而不致使系統發生故障 只有當系統中貯備元器件全部發生失效的情況下 系統才發生故障 這樣的系統就稱為 工作貯備系統 并聯系統屬于工作貯備系統的一種 貯備系統分為 工作貯備系統和非工作貯備系統 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 純并聯系統 即多個單元完成同一任務的組合 所有單元同時工作 彈其中任何一個單元都能單獨支撐整個系統的運行 只要系統中不是全部單元都失效 系統就可以正常運行 當采用串聯系統的設計不能滿足設計指標要求時 可采用貯備系統的設計來提高可靠性水平 沈陽理工大學裝備工程學院 工作儲備系統 r n表決系統 即要求n個單元組成的并聯系統中 至少有r個單元同時正常工作 才能保證正常工作狀態的系統 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 1 2 r n 沈陽理工大學裝備工程學院 非工作儲備系統 系統中某一個或多個處于工作狀態 其它單元處于待命狀態 當某一單元出現故障后 處于待命狀態的單元通過轉換開關將其投入工作狀態的系統 理想旁聯系統 轉換開關為理想開關 可靠度為100 非理想旁聯系統 轉換開關為非理想開關 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 基本可靠性 產品在規定條件下無故障的持續時間和概率 基本可靠性模型是用來估計產品及組成元件引起的維修及保障要求 它是一個串聯模型 即使存在冗余單元 也按串聯處理 系統中任一單元發生故障都需要維修或更換 儲備元件越多 系統的基本可靠性越低 任務可靠性 產品在規定的任務剖面內 完成規定功能的能力 任務可靠性模型是用以估計產品在執行任務過程中規定功能的概率 描述完成任務過程中產品各單元的預定作用 用以度量工作有效性的模型 儲備元件越多 系統的任務可靠性越高 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 可靠性模型 是為預計或估算產品的可靠性所建立的數學模型和可靠性框圖 沈陽理工大學裝備工程學院 系統的結構框圖表示組成系統的部件之間的物理關系和工作關系 系統的可靠性框圖是描述系統的功能和組成系統的部件之間的可靠性功能關系 系統的結構框圖與可靠性框圖 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 例1 管子閥門系統結構框圖 系統流通時的可靠性框圖 系統截流時可靠性框圖 系統能可靠的流通屬于正常工作狀態 系統的截流狀態屬于正常工作狀態 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 例2 兩套保險有一套正常工作隔爆機構正常 兩套保險機構都解除保險機構正常工作 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 1 串聯系統可靠度計算組成系統的所有單元中任一單元的失效就會導致整個系統失效的系統叫做串聯系統 4 2各系統可靠性模型可靠度計算 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 設系統的失效時間為T 組成該系統的各單元的失效時間隨機變量為ti i 1 2 n 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 則系統的可靠度可表示為 在串聯系統中 系統可靠地運行必須要求每個單元的失效時間都要大于系統的失效時間 即系統的可靠度是每個單元的失效時間大于系統失效時間同時發生的概率 則系統的可靠度為 沈陽理工大學裝備工程學院 串聯系統的特點 1 串聯系統的可靠度等于各單元的可靠度的乘積 2 串聯系統的可靠度小于或最多等于系統內最小的單元可靠度 3 隨著單元數量的增多 平均無故障工作時間下降 即一個串聯系統串聯的單元越多 可靠度越低 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 2 并聯系統可靠度計算1 純并聯系統組成系統的所有單元都失效時才會導致系統失效的系統叫做并聯系統 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 設系統失效時間隨機變量為T 系統中第i個單元失效時間隨機變量為ti 則對于n個單元所組成的純并聯系統的失效概率為 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 在純并聯系統中 只有在每個單元的失效時間都達不到系統的工作時間時 即每個單元都出現故障 系統才失效 因此 系統不可靠度就是單元同時失效的概率 單元失效時間隨機變量相互獨立 其中 是第i個單元的失效概率Fi t 即 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 2 表決系統 1 n 1 n表決系統表示系統是由n個單元并聯而成 只允許一個單元失效的系統 若各單元的可靠度相等時 例 2 3表決系統 三個單元的冗余系統 要求同時至少有二個單元正常工作 整個系統能正常工作 求右圖2 3表決系統的可靠度Rs 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 該表決系統保證正常運行 有四種情況 1 2 3單元全部正常工作 1失效 2 3正常工作 2失效 1 3正常工作 3失效 1 2正常工作 若T為系統的失效時間 t1 t2 t3為各單元失效時間隨機變量 此時系統的可靠度為 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 當t1 t2 t3相互獨立時 若三個單元的可靠度都相同為R時 沈陽理工大學裝備工程學院 2 n r n表決系統n個單元并聯 只允r個單元失效的系統 當各個單元的可靠度相同時 系統的可靠度為 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 3 混聯系統可靠度計算把若干個串聯系統或并聯系統重復地加以串聯或并聯 就得到更復雜的可靠性結構模型 稱為混聯系統 計算可靠性是通常采用等效系統進行 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 4 非工作貯備系統可靠度計算組成系統的n個單元中只有一個單元工作 當工作單元失效時通過失效監測裝置及轉換裝置接到另一個單元進行工作的系統叫做非工作貯備系統 可靠性框圖為 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 冷貯備系統 當工作單元工作時 備用或待機單元完全不工作 一般認為備用單元在貯備期間失效率為零 貯備期長短對以后的使用壽命無影響 熱貯備系統 當工作單元工作時 備用或待機單元不是完全地處于停滯狀態 實際工作中 不管是冷貯備還是熱貯備 備用單元在貯備期間的失效率都不等于零 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 理想旁聯系統可靠度計算 開關的可靠度為100 理想旁聯系統運行到規定的時間t 兩種情況 1 第一單元單獨運行到時間t 2 第一單元在t1時發生故障 第二單元接著運行至規定的時間t 非工作貯備系統分為 理想旁聯系統和非理想旁聯系統 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 系統的可靠度為 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 非理想開關的旁聯系統 考慮開關的失效概率 非理想旁聯系統成功模型 兩種情況 1 第一單元單獨運行到時間t 不考慮開關失效問題 2 當t1 t時 第二個單元通過開關投入運行 tc t1和t2 t t1兩個時間同時發生 沈陽理工大學裝備工程學院 5 復雜系統可靠度的計算 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 全概率公式法首先選出系統中的主要單元 然后把這個單元分成正常工作與故障兩種狀態 再用全概率公式計算系統的可靠度 可靠度為 Rs RE R S RE R S FE FE 沈陽理工大學裝備工程學院 E單元可靠的條件下 系統能正常工作的概率 E單元不可靠的條件下 系統能正常工作的概率 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 沈陽理工大學裝備工程學院 廣義的定義 彈藥是裝有火炸藥或化學戰劑 用以達到殺傷 破壞或其他戰術目的的物體的總稱 按此定義彈藥的范圍包括 槍彈 后裝炮彈 迫擊炮彈 無坐力炮彈 火箭彈 導彈 空投彈 手投彈 魚雷 水雷 地雷以及爆破筒 爆破罐 炸藥包等 狹義的定義 彈藥是裝有火炸藥或化學戰劑 能投射到敵方達到殺傷 破壞或其他戰術目的的物體的總稱 按此定義彈藥的范圍較窄 它不包括地雷 水雷 地雷以及爆破筒 爆破罐 炸藥包等使用時不需要投射的爆炸物 本書所研究的彈藥可靠性 主要指狹義的彈藥 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 4 3彈藥系統可靠性模型 彈藥的定義 沈陽理工大學裝備工程學院 彈藥系統一般由戰斗部分和投射部分組成 戰斗部分是指被拋射到敵方發揮戰斗效能的部分 起毀傷目標和其他任務的作用 它一般由引信 彈殼和裝填物組成 投射部分是指用以將戰斗部分投射到敵方去的部分 它一般由發射裝藥及其容器 藥筒 藥包或火箭發動機本體 以及點火具五個部分 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 彈藥的一般組成 沈陽理工大學裝備工程學院 第4章系統可靠性模型和可靠度計算 彈藥系統可靠性模型 一般彈藥系統的可靠性指標分為安全性 作用可靠性與貯存可靠性 沈陽理工大學裝備工程學院 引信作為一個系統研究 主要由著發機構 保險機構 延期解除保險機構 隔爆機構 爆炸序列五個部分組成 引信產品的可靠性作用有 瞎火 早炸 正常作用 對于特殊的引信有 延