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第1章 概述1

1.1 研究背景1

1.2 相关研究的发展及现状3

1.2.1 可靠性工程的发展3

1.2.2 时变可靠性建模理论与失效率计算方法研究现状6

1.2.3 失效相关问题的研究现状9

1.3 本书主要内容11

第2章 可靠性的基本概念与数学基础14

2.1 可靠性的基本概念14

2.2 可靠性的常用度量指标15

2.3 可靠性的数学基础19

2.3.1 随机事件及其概率19

2.3.2 随机变量及其概率分布的数字特征22

2.3.3 随机变量函数的分布27

2.3.4 统计量与统计方法29

2.4 可靠性分析常用的概率分布31

2.4.1 二项分布31

2.4.2 泊松分布32

2.4.3 指数分布32

2.4.4 正态分布34

2.4.5 对数正态分布37

2.4.6 威布尔分布38

2.4.7 极值分布39

2.4.8 Γ分布41

2.4.9 Rayleigh分布42

2.4.10 X2分布43

2.4.11 t分布44

2.4.12 F分布45

第3章 基于应力-强度干涉的零部件可靠性模型47

3.1 应力-强度干涉模型及其拓展47

3.1.1 应力-强度干涉模型47

3.1.2 应力-强度干涉模型的拓展48

3.2 基于应力-强度干涉的零部件可靠性模型49

3.2.1 确定性恒幅循环载荷作用下的零部件疲劳可靠度50

3.2.2 不确定性恒幅循环载荷作用下的零部件疲劳可靠度51

3.2.3 具有多种失效模式的零部件可靠性模型53

3.2.4 旋转对称结构零部件可靠性模型57

3.3 实例60

3.3.1 转轴的疲劳可靠度计算60

3.3.2 齿轮的可靠度计算62

第4章 基于系统级应力-强度干涉的系统可靠性模型66

4.1 传统的独立失效系统可靠性模型66

4.2 基于系统级应力-强度干涉的系统可靠性模型69

4.3 系统（等效）强度及其概率分布73

第5章 以载荷作用次数为寿命度量指标的零部件时变可靠性77

5.1 “静态”应力-强度干涉模型的不足77

5.2 随机载荷多次作用时的载荷（或应力）等效78

5.2.1 顺序统计量79

5.2.2 载荷（或应力）等效及其概率分布79

5.3 以载荷作用次数为寿命度量指标的零部件时变可靠性模型81

5.3.1 强度不退化时以载荷作用次数为寿命指标的零部件时变可靠性模型81

5.3.2 强度退化时以载荷作用次数为寿命指标的零部件时变可靠性模型84

5.3.3 零部件可靠度与失效率随载荷作用次数的变化规律研究85

5.3.4 旋转对称结构零部件时变可靠性模型89

5.4 以载荷作用次数为寿命指标的零部件时变可靠性模型试验验证91

5.4.1 单一失效模式零部件时变可靠性模型试验验证91

5.4.2 多种失效模式零部件时变可靠性模型试验验证93

5.5 实例94

5.5.1 以载荷作用次数为寿命指标的齿轮可靠性94

5.5.2 以载荷作用次数为寿命指标的螺栓静强度可靠性95

第6章 以载荷作用次数为寿命度量指标的系统时变可靠性98

6.1 以载荷作用次数为寿命指标的系统时变可靠性模型98

6.1.1 强度不退化时的系统时变可靠性模型98

6.1.2 强度退化时的系统时变可靠性模型100

6.2 系统可靠度与失效率随载荷作用次数的变化研究103

6.3 以载荷作用次数为寿命指标的系统时变可靠性模型试验验证108

第7章 以时间为寿命度量指标的零部件时变可靠性110

7.1 以时间为寿命度量指标时载荷历程的不确定性描述110

7.1.1 泊松随机过程110

7.1.2 载荷历程的二维描述法111

7.2 以时间为寿命度量指标的零部件时变可靠性模型113

7.2.1 强度不退化时的零部件时变可靠性模型113

7.2.2 强度退化时的零部件时变可靠性模型114

7.2.3 零部件可靠度与失效率变化规律研究116

7.2.4 具有多种失效模式的零部件时变可靠性模型121

7.3 以时间为寿命指标的零部件时变可靠性模型试验验证124

第8章 以时间为寿命度量指标的系统时变可靠性127

8.1 以时间为寿命度量指标的系统时变可靠性模型127

8.1.1 强度不退化时的系统时变可靠性模型127

8.1.2 强度退化时的系统时变可靠性模型130

8.2 系统可靠度与失效率随时间的变化研究133

8.2.1 不同强度退化规律时系统可靠度与失效率变化研究134

8.2.2 不同概率分布类型时系统可靠度与失效率变化研究138

8.3 以时间为寿命指标的系统时变可靠性模型试验验证144

第9章 基于应力-强度干涉理论的失效率计算方法146

9.1 影响机械产品失效率的四要素146

9.2 基于应力-强度干涉的失效率计算模型147

9.2.1 以载荷作用次数为寿命度量指标的失效率模型148

9.2.2 以时间为寿命度量指标的失效率模型152

9.3 失效率变化影响因素研究154

9.3.1 强度不退化时失效率的变化规律研究154

9.3.2 强度退化时失效率的变化规律研究156

第10章 时变可靠性理论与方法的应用158

10.1 时变可靠性建模理论与失效率计算方法应用研究158

10.1.1 以载荷作用次数为寿命指标时产品失效期划分与可靠寿命确定158

10.1.2 以时间为寿命指标时产品失效期划分与可靠寿命确定160

10.2 增压器涡轮超速破坏失效模式可靠性评价161

10.2.1 增压器涡轮的超速破坏失效模式161

10.2.2 基于传统安全系数法的涡轮超速破坏评价162

10.2.3 涡轮超速破坏失效模式的时变可靠性模型163

10.2.4 涡轮超速破坏可靠性研究与可靠寿命确定164

10.3 增压器涡轮轮毂疲劳寿命预测与可靠性分析165

10.3.1 涡轮的工作状态参数分析166

10.3.2 涡轮轮毂部位的疲劳应力分析167

10.3.3 涡轮轮毂部位的疲劳强度确定169

10.3.4 涡轮轮毂疲劳可靠性建模与寿命预测170

10.4 增压器涡轮叶片的振动分析及其可靠性评价172

10.4.1 增压器涡轮叶片振动特性分析173

10.4.2 涡轮叶片振动失效判据建立175

10.4.3 涡轮叶片振动失效模式可靠性建模176

10.4.4 涡轮叶片振动可靠性研究与可靠寿命确定178

参考文献180

附录192

附表1 标准正态分布表192

附表2 X2分布表194

附表3 t分布上侧分位数表196

附表4 F分布表198

附表5 Γ函数表204