考虑共因失效的某发控系统可靠性分析

　Ξ　收稿日期:2009-09-25

作者简介:曹山根(1982—

),男,江苏南通人,工程师,主要从事潜用武器装备使用与效能研究.考虑共因失效的某发控系统可靠性分析

Ξ

曹山根1,常玉国2,吴　刚1

(1.海军潜艇学院,山东青岛　266071;2.天津市全红电子装备新技术发展有限公司,天津市300385)

摘要:系统可靠性分析是一项系统性的研究和分析工作,传统的可靠性分析常常忽视共因引起的系统失效.针对

传统方法的不足,建立了考虑共因失效的可靠性分析模型:首先不考虑共因失效的影响,求出系统的可靠度表达式,然后将该表达式转化成包含共因信息的可靠度表达式.以该模型对某发控系统可靠性进行了分析,结果表明共因失效对系统的可靠性有很大的影响.关键词:可靠性分析;共因失效;发控系统中图分类号:TH122文献标识码:A 文章编号:1006-0707(2009)11-0078-03 美国压水堆风险评估报告W ASH 21400中曾经提到,考虑共因失效计算的结果比不考虑而独立计算的结果要大2个数量级;长期的核电站安全性分析经验也表明,共因失效是系统失效和设备不可用的主要原因之一,是系统风险的主要来源,因此对系统进行可靠性、安全性分析,共因失效是必须要考虑的重要因素之一.现代武器的发射控制系统是综合了各种先进技术的复杂系统,进行可靠性分析对系统的可靠使用,对人员及装备财产安全具有重要的意义.在工程实践中为提高武器发控系统的可靠性,常常采用备份冗余的方法,以往对这类复杂系统进行分析,往往忽视共因失效事件引起的可靠性分析结果的误差,为避免分析结果不准确,文章考虑了共因失效对可靠性分析结果的影响[1].

1　共因失效模型的建立

共因失效(C omm on Cause Failure ,CCF )是一种源于某种共因的多重失效,这种失效普遍存在于工程系统中,增大了系统各失效模式的联合失效概率,降低了冗余系统可靠度.许多国家在一些复杂系统的可靠性研究中都进行了

CCF 分析,目前共因失效常用的方法有:β因子模型、二项失效率模型、共同载荷模型、基本参数模型、多希腊字母模型、

α因子模型等.以上诸多模型,均是将共因失效看作是独立于系统之外的额外事件单独考虑的,严格说来不能称其为模型.

为建立模型,假设构成系统的元件在独立失效情况下,其寿命具有相同的概率分布.构成系统的元件存在多种失效过程,各失效过程相互独立,并服从泊松分布,那么同一失效过程的任意2个连续失效事件之间的时间间隔则

服从指数分布,失效过程不发生的概率为P j =exp (-λj t ).上式中失效率λj 是跟失效过程有关的参数,失效过程是指组成系统的若干个元件同时或在短时间内相继失效的现象,若失效过程为j 个元件同时失效且服从泊松分布,设其

失效率为λj .可以推导出

[2-4]

:n 个元件组成的系统中,某指定元件(如元件1)在时

刻t 仍正常工作的概率为:

R (1)

n

(t )=

∏

n

j =1

exp (-λj t )

C

j-1

n-1

(1)

对某指定m 个元件均完好的概率为:

R (m

)

n =

∏n

j =n-m +1

R (1

)j

(t )(2)

以此为基础,计算共因失效的方法主要采取以下步

骤.

1)先不考虑共因失效的影响,按照传统的方法,在各

元件独立失效条件下求出系统的可靠度表达式.

2)假设构成系统的各元件寿命在独立失效条件下具

有相同的概率分布,即在同一时刻,它们的可靠度是相同的,P 1(t )=P 2(t )=…=P K (t )=P (t ),简化步骤1).

3)用R (m )

n 代替步骤(2)中的P K (t ).

需要指出的是:

1)这里假定各元件均服从相同的概率分布,这是由于

共因失效多发生于冗余或表决系统中,而这些系统的组成元件多为相同的元件,故一般可做出这样的假设,在实际系统中可能会出现仅仅部分元件相同的情况,比如本文研究的发控系统.

2)这里失效率λ是平均失效率,是与时间无关的常数

失效率.而实际上常数失效率只适用于电子设备.由于电子部件的偶然失效期较长(浴盘曲线),在这个时期内可以

第30卷　第11期四川兵工学报2009年11月

认为失效率近似恒定.但是对于如阀门、泵等机械设备其失效率在初始磨合期之后有一个很长的时间阶段是随时间呈单增趋势,因此不能这么考虑.由于本文研究的发射控制系统主要由电子设备组成,所以认为失效率λ恒定.

2　某发控系统的可靠性分析

2.1　系统结构原理

某型发射控制系统主要由计算处理单元、电气设备、发控装置及电源站组成(图1).计算处理单元主要是对目标信号进行搜索、分析跟踪及处理,电气设备负责检查武器、控制与武器之间的代码及继电交换等,电源站主要是接通电源、抑制干扰、变压及过载保险,发射装置最终完成武器发射.为保证战时武器能够顺利完成发射任务,该系统主要设备采取主备用设备互为备份方式,具体就是计算处理单元主备用、电气设备主备用、电源站提供5组电源组

件分别为5个主要设备提供电源

.

图1　某发控系统原理图

2.2　不考虑共因失效可靠性分析

首先不考虑共因失效进行系统可靠性分析,根据系统

结构原理画出系统可靠性框图(图2)

.

图2　某发控系统可靠性框图

图中:单元1、3、5、7、9分别为5组电源组件,单元2、4为主备用的计算处理单元,单元6,8为主备用电气设备,单元10为发射装置.根据可靠性框图得不考虑共因失效可靠性表达式R s :

R s =(R 1R 2+R 3R 4-R 1R 2R 3R 4)?(R 5R 6+R 7R 8-R 5R 6R 7R 8)R 9R 10

如果电源组件可靠度为P 1,计算处理单元可靠度为P 2,电气设备单元可靠度为P 3,发射装置单元可靠度为P 4,则有

R 1=R 3=R 5=R 7=R 9=P 1,R 2=R 4=P 2,R 6=R 8=P 3,R 10=P 4,于是可靠性表达式又可以表示为:

R s =4P 13

P 2P 3P 4-2P 14

P 2P 32

P 4-2P 14

P 22

P 3P 4+P 15

P 22

P 32

P 4

2.3　考虑共因失效可靠性分析

根据计算共因失效主要步骤3),用R (m )n 代替步骤2)中的P K (t )可得共因失效可靠性表达式R c 为:

R c =4P 1.5

(3)

P 2.2

(1)

P 3.2

(1)

P 4-2P 1.5

(4)

P 2.2

(1)

P 3.2

(2)

P 4-2P 1.5

(4)

P 2.2

(2)

P 3.2

(1)

P 4+P 1.5

(5)

P 2.2

(2)

P 3.2

(2)

P 4

由式(1)和式(2)可知:

P 1.5(3)

=P 1.13

P 1.29

P 1.310

P 1.45

P 1.5=exp (-(3λ1.1+9λ1.2+10λ1.3+5λ1.4+λ1.5)t );P 1.5(4)

=P 1.14

P 1.210P 1.310

P 1.45

P 1.5=exp (-(4λ1.1+10λ1.2+10λ1.3+5λ1.4+λ1.5)t );P 1.5(5)=P 1.15P 1.2

10P 1.3

10

P 1.45

P 1.5=exp (-(5λ1.1+10λ1.2+10λ1.3+5λ1.4+λ1.5)t );

P 2.2(1)

=P 2.1P 2.2=exp (-(λ2.1+λ2.2)t ),P 2.2(2)

=P 2.12P 2.2=exp (-(2λ2.1+λ2.2)t );P 3.2

(1)

=P 3.1P 3.2=exp (-(λ3.1+λ3.2)t ),P 3.2(2)=P 3.12P 3.2=exp (-(2λ3.1+λ3.2)t ).

2.4　结果分析

设中电源组件第i 元件同时失效时失效率为λ1i =0.0002-0.00005i

/h (i =1,2,…,5);计算处理单元第j 个元件同时失效时失效率为λ2j =0.0001-0.00005j

/h (j =1,2);电气设备第k 个元件同时失效时失效率为λ3k =0.0001-

0.00005k /h (k =1,2);发射装置的失效率为λ4=0.0005/h.则有:

P 1.5(3)

=exp (-0.0032t ),P 1.5

(4)

=exp (-0.0036t ),P 1.5(5)

=exp (-0.0037t );

P 2.2(1)

=exp (-0.00015t ),P 2.2(2)

=exp (-0.00025t );P 3.2

(1)=exp (-0.00015t ),P 3.2

(2)

=exp (-0.00025t )

P 4=exp (-0.0005t )

于是有:

R s =4exp (-0.0013t )-4exp (-0.0016t )+exp (-0.0019t )R c =4exp (-0.0042t )-4exp (-0.0045t )+exp (-0.0047t )

根据计算结果可以得出系统运行1000/5000个小时,考虑共因失效前后系统可靠性对比如图3所示.

9

7曹山根,等:考虑共因失效的某发控系统可靠性分析

图3　R s与R c运算结果对比

通过对比可以看出共因失效前后引起的可靠性下降的速度区别明显,在本系统中,当运行时间超过1000小时时,系统可靠性已经降为零,而不考虑共因失效计算的可靠性仍然近似为0.5.

3　结束语

本研究介绍了共因失效的计算方法,通过对某发控系统进行考虑共因失效的可靠性分析,将分析结果进行比对得出了比较直观的结论.在系统比较复杂,共因失效事件比较多时,共因引起的系统可靠性的急剧下降必须引起足够的重视.分析结论对武器装备的设计制造、维护保养及作战使用具有非常重要的意义.

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(上接第74页)

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08四川兵工学报

(完整版)√MOS器件及其集成电路的可靠性与失效分析

MOS 器件及其集成电路的可靠性与失效分析（提要） 作者：Xie M. X. (UESTC ，成都市) 影响MOS 器件及其集成电路可靠性的因素很多，有设计方面的，如材料、器件和工艺等的选取；有工艺方面的，如物理、化学等工艺的不稳定性；也有使用方面的，如电、热、机械等的应力和水汽等的侵入等。 从器件和工艺方面来考虑，影响MOS 集成电路可靠性的主要因素有三个：一是栅极氧化层性能退化；二是热电子效应；三是电极布线的退化。 由于器件和电路存在有一定失效的可能性，所以为了保证器件和电路能够正常工作一定的年限（例如，对于集成电路一般要求在10年以上），在出厂前就需要进行所谓可靠性评估，即事先预测出器件或者IC 的寿命或者失效率。 （1）可靠性评估： 对于各种元器件进行可靠性评估，实际上也就是根据检测到的元器件失效的数据来估算出元器件的有效使用寿命——能够正常工作的平均时间（MTTF ，mean time to failure ）的一种处理过程。 因为对于元器件通过可靠性试验而获得的失效数据，往往遵从某种规律的分布，因此根据这些数据，由一定的分布规律出发，即可估算出MTTF 和失效率。 比较符合实际情况、使用最广泛的分布规律有两种，即对数正态分布和Weibull 分布。 ①对数正态分布： 若一个随机变量x 的对数服从正态分布，则该随机变量x 就服从对数正态分布；对数正态分布的概率密度函数为 222/)(ln 21)(σμπσ--?=x e x x f 该分布函数的形式如图1所示。 对数正态分布是对数为正态分布的任 意随机变量的概率分布；如果x 是正态分布 的随机变量，则exp(x)为对数分布；同样， 如果y 是对数正态分布，则log(y)为正态分 布。 ②Weibull 分布： 由于Weibull 分布是根据最弱环节模型 或串联模型得到的，能充分反映材料缺陷和 应力集中源对材料疲劳寿命的影响，而且具 有递增的失效率，所以，将它作为材料或零件的寿命分布模型或给定寿命下的疲劳强 度模型是合适的；而且尤其适用于机电类产品的磨损累计失效的分布形式。由于它可以根据失效概率密度来容易地推断出其分布参数，故被广泛地应用于各种寿命试验的数据处理。与对数正态分布相比，Weibull 分布具有更大的适用性。 Weibull 分布的失效概率密度函数为 m t m t m e t m t f )/()(ηη--?= 图1 对数正态分布

多层陶瓷外壳的可靠性设计和失效分析

多层陶瓷外壳的可靠性设计和失效分析 时间：2007-03-13来源：发表评论进入论坛投稿 1 引言 多次陶瓷外壳以其优良的性能被广泛应应用于航天、航空、军事电子装备及民用投资类电子产品的集成电路和电子元器件的封装，常用的陶瓷外壳有集成电路陶瓷外壳，如D型（DIP）、F型（FP）、G型（PGA）、Q型（QFP）、C型（LCC）、BGA型等；混合集成电路陶瓷外壳，光电器件陶瓷外壳，微波器件陶瓷外壳，声表面波器件陶瓷外壳，晶体振荡器陶瓷外壳，固体继电器陶瓷外壳及各种传感器（如霍尔传感器）用陶瓷外壳等等。 多层陶瓷外壳采用多层陶瓷金属化共烧工艺进行生产。多层陶瓷外壳分为高温共烧陶瓷外壳（HTCC）和低温共烧陶瓷外壳（LTCC）两类。本文仅对高温共烧陶瓷外壳（HTCC）进行讨论。 多层陶瓷外壳由于其体积小、导热性好、密封性好、机械强度高、引起封装可靠性高而得到广泛应用，但是，使用中仍然会出现失效。本文就多层陶瓷外壳的失效模式、失效机理和可靠性设计进行探讨。 2 多层陶瓷外壳的失效模式 多层陶瓷外壳在生产和使用中出现的失效模式通常有以下几种： （1）在机械试验中出现陶瓷底座断裂失效； （2）在使用中出现绝缘电阻小于标准规定值，出现失效； 中国可靠性论坛:https://www.wendangku.net/doc/e313892157.html,/club （3）在使用中外壳出现断、短路失效； （4）在使用中出现外壳外引线脱落、或无引线外壳的引出端焊盘与外电路连接失效； （5）使用中出现电镀层锈蚀失效； （6）使用中出现密封失效； （7）键合和芯片剪切失效； （8）使用不当造成失效。 3 多层陶瓷外壳的失效机理分析 3.1 陶瓷底座的断裂失效

封装失效分析1

第二单元 集成电路芯片封装可靠性知识—郭小伟 （60学时） 第一章、可靠性试验 1．可靠性试验常用术语 试验名称 英文简称 常用试验条件 备注 温度循环 TCT （T/C ） －65℃~150℃, dwell15min, 100cycles 试验设备采用气冷的方式，此温度设置为设备的极限温度 高压蒸煮 PCT 121℃，100RH., 2ATM,96hrs 此试验也称为高压蒸汽，英文也称为autoclave 热冲击 TST （T/S ） －65℃~150℃, dwell15min, 50cycles 此试验原理与温度循环相同，但温度转换速率更快，所以比温度循环更严酷。 稳态湿热 THT 85℃,85%RH., 168hrs 此试验有时是需要加偏置电压的，一般为Vcb=0.7~0.8BVcbo,此时试验为THBT 。 易焊性 solderability 235℃,2±0.5s 此试验为槽焊法，试验后为10~40倍的显微镜下看管脚的 上锡面积。 耐焊接热 SHT 260℃,10±1s 模拟焊接过程对产品的影响。 电耐久 Burn in Vce=0.7Bvceo, Ic=P/Vce,168hrs 模拟产品的使用。（条件主要针 对三极管） 高温反偏 HTRB 125℃, Vcb=0.7~0.8BVcbo, 168hrs 主要对产品的PN 结进行考核。回流焊 IR reflow Peak temp.240℃ （225℃） 只针对SMD 产品进行考核，且 最多只能做三次。 高温贮存 HTSL 150℃,168hrs 产品的高温寿命考核。 超声波检测 SAT CSCAN,BSCAN,TSCAN 检测产品的内部离层、气泡、裂缝。但产品表面一定要平整。

可靠性试验相关标准清单

可靠性试验相关标准 GB/T 3187-1994 可靠性、维修性术语 GB/T 4888-1985 故障树名词术语和符号 GB/T 5329-1985 试验筛选与筛分试验术语 GB/T 7289-1987 可靠性、维修性与有效性预计报告编写指南 GB/T 7826-1987 系统可靠性分析技术失效模式和效应分析（FMEA）程序 GB/T 7827-1987 系统可靠性分析技术可靠性预计程序 GB/T 7828-1987 系统可靠性分析技术可靠性设计评审 GB/T 7829-1987 系统可靠性分析技术故障树分析程序 GB/T 9586-1988 荧光数码显示管加速寿命试验方法 GB/T 15174-1994 可靠性增长大纲 GB/T 10593.1-1989 电工电子产品环境参数测量方法振动 GB/T 10593.2-1990 电工电子产品环境参数测量方法盐雾 GB/T 10593.3-1990 电工电子产品环境参数测量方法振动数据处理和归纳 GB/T 2423.1-1989 电工电子产品基本环境试验规程试验A：低温试验方法 GB/T 2423.2-1989 电工电子产品基本环境试验规程试验B：高温试验方法 GB/T 2423.3-1993 电工电子产品基本环境试验规程试验Ca：恒定湿热试验方法 GB/T 2423.4-1993 电工电子产品基本环境试验规程试验Db：交变湿热试验方法 GB/T 2423.5-1995 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Ea和导则：冲击 GB/T 2423.6-1995 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Eb和导则：碰撞 GB/T 2423.7-1995 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Ec和导则：倾跌与翻倒（主要用于设备型样品） GB/T 2423.8-1995 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Ed：自由跌落 GB/T 2423.9-1995 电工电子产品基本环境试验规程试验Cb：设备用恒定湿热试验方法 GB/T 2423.10-1997 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Fc和导则：振动(正弦) GB/T 2423.11-1997 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Fd：宽频带随机振动一般要求 GB/T 2423.12-1997 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Fda：宽频带随机振动高再现性 GB/T 2423.13-1997 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Fdb：宽频带随机振动中再现性 GB/T 2423.14-1997 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Fdc：宽频带随机振动低再现性 GB/T 2423.15-1995 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Ga和导则：稳态加速度 GB/T 2423.16-1999 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验J和导则：长霉试验方法 GB/T 2423.17-1993 电工电子产品基本环境试验规程试验Ka：盐雾试验方法 GB/T 2423.18-2000 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Kb：盐雾，交变（氯化钠溶液） GB/T 2423.19-1981 电工电子产品基本环境试验规程试验Kc：接触点和连接件的二氧化硫试验方法 GB/T 2423.20-1981 电工电子产品基本环境试验规程试验Kd：接触点和连接件的硫化氢试验方法 GB/T 2423.21-1981 电工电子产品基本环境试验规程试验M：低气压试验方法 GB/T 2423.22-1987 电工电子产品基本环境试验规程试验N：温度变化试验方法 GB/T 2423.23-1995 电工电子产品基本环境试验试验Q：密封 GB/T 2423.24-1995 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验Sa：模拟地面上的太阳辐射 GB/T 2423.25-1992 电工电子产品基本环境试验规程试验Z/AM：低温/低气压综合试验 GB/T 2423.26-1992 电工电子产品基本环境试验规程试验Z/BM：高温/低气压综合试验 GB/T 2423.27-1981 电工电子产品基本环境试验规程试验Z/AMD：低温/低气压/湿热综合试验方法 GB/T 2423.28-1982 电工电子产品基本环境试验规程试验T：锡焊试验方法 GB/T 2423.29-1999 电工电子产品基本环境试验第2部分试验方法试验U：引出端及整体安装强度

系统可靠性设计与分析

可靠性设计与分析作业 学号：071130123 姓名：向正平一、指数分布的概率密度函数、分布函数、可靠度函数曲线 （1）程序语言 t=(0:0.01:20); Array m=[0.3,0.6,0.9]; linecolor=['r','b','y']; for i=1:length(m); f=m(i)*exp(-m(i)*t); F=1-exp(-m(i)*t); R=exp(-m(i)*t); color=linecolor(i); subplot(3,1,1); title('指数函数概率密度函数曲线'); plot(t,f,color); hold on subplot(3,1,2); title('指数函数分布函数函数曲线'); plot(t,F,color); hold on subplot(3,1,3); title('指数指数分布可靠度函数曲线 plot(t,R,color); hold on end （3）指数分布的分析 在可靠性理论中，指数分布是最基本、最常用的分布，适合于失效率为常数 的情况。指数分布不但在电子元器件偶然失效期普遍使用，而且在复杂系统和整 机方面以及机械技术的可靠性领域也得到使用。 有图像可以看出失效率函数密度f(t)随着时间的增加不断下降，而失效率随 着时间的增加在不断的上升，可靠度也在随着时间的增加不断地下降，从图线的 颜色可以看出，随着m的增加失效率密度函数下降越快，而可靠度的随m的增加 而不断的增加，则失效率随m的增加减小越快。 在工程运用中，如果某零件符合指数分布，那么可以适当增加m的值，使零 件的可靠度会提升，增加可靠性。 二、正态分布的概率密度函数、分布函数、可靠性函数、失效率函数曲线 （1）程序语言 t=-10:0.01:10; m=[3,6,9]; n=[1,2,3]; linecolor=['r','b','y'];

可靠性增长与可靠性增长试验

众所周知，产品的可靠性是由设计决定的。但是，由于受到各种原因的影响，设计缺陷总是难免的，产品在研制阶段往往达不到用户的可靠性要求，因此必须开展可靠性增长活动。 必须指出，可靠性增长活动不是针对设计低劣的产品的，而是针对经过认真设计仍然由于某些技术原因达不到要求的产品，而且可靠性增长活动比可靠性设计活动所需的资源和时间都多。 1、概述可靠性增长可从多个不同的角度来看，早期有关可靠性增长的一些工作主要集中在管理方面。1970年Selby和Miller研制的可靠性计划与管理（RPM）模型是联系可靠性要求和实施计划的管理工具，可帮助确定所需样品数和设计方案通过增长过程的成熟时间，并可监测进展情况，评价对原计划进行调整的必要性。但大多数情况下提及可靠性增长这一话题时，讨论的重点都是可靠性增长试验。一般而言，为了证明设计的正确性以及设计中使用的模型和分析工具的有效性，试验是开发的标准、必要部分。对于可靠性增长试验，大量的工作被用于研制各种统计模型，以便计划和跟踪通过试验所取得的可靠性增长。由于试验费用很高，因此自然会把很多精力放在研制好的模型和注重可靠性增长过程上。我们知道最常用的模型是Duane模型。Duane的观点是把整个重点放在试验中发现失效，然后通过重新设计予以排除。在笔者参加的某次“可靠性与风险分析先进课题”系列专题会议会议上，分组讨论中有一组的主题是“可靠性增长的范围和目的”。会上讨论了把试验作为实现可靠性增长首选方法的状况。其中一位成员提出，象卫星这样的产品，由于成本高，供试验的物品有限，因而极少可能进行那种和可靠性增长有关的试验。对这种系统如何实现可靠性增长呢？ 2、可靠性增长更广泛的

北京航空航天大学系统可靠性设计分析期末试卷a

1．判断题（共20分，每题2分，答错倒扣1分） (1)（）系统可靠性与维修性决定了系统的可用性和可信性。 (2)（）为简化故障树，可将逻辑门之间的中间事件省略。 (3)（）在系统寿命周期的各阶段中，可靠性指标是不变的。 (4)（）如果规定的系统故障率指标是每单位时间0.16，考虑分配余量，可以按每单位时间0.2 进行可靠性分配。 (5)（）MTBF和MFHBF都是基本可靠性参数。 (6)（）电子元器件的质量等级愈高，并不一定表示其可靠性愈高。 (7)（）事件树的后果事件指由于初因事件及其后续事件的发生或不发生所导致的不良结果。 (8)（）对于大多数武器装备，其寿命周期费用中的使用保障费用要比研制和生产费用高。 (9)（）所有产品的故障率随时间的变化规律，都要经过浴盆曲线的早期故障阶段、偶然故障 阶段和耗损故障阶段。 (10)（）各种产品的可靠度函数曲线随时间的增加都呈下降趋势。 2．填空题（共20分，每空2分） (1)MFHBF的中文含义为。 (2)平均故障前时间MTTF与可靠度R(t)之间的关系式是。 (3)与电子、电器设备构成的系统相比，机械产品可靠性特点一是寿命不服从分 布，二是零部件程度低。 (4)在系统所处的特定条件下，出现的未预期到的通路称为。 (5)最坏情况容差分析法中，当网络函数在工作点附近可微且变化较小、容差分析精度要求不 高、设计参数变化范围较小时，可采用；当网络函数在工作点可微且变化较大，或容差分析精度要求较高，或设计参数变化范围较大时，可采用。 (6)一般地，二维危害性矩阵图的横坐标为严酷度类别，纵坐标根据情况可选下列三项之一： 、 或。

3．简要描述故障树“三早”简化技术的内容。（10分）

失效模式与效应分析程序FMEA

1.目 的： 1.1對產品設計及其制程中的潛在失效影響效應建立認知并予以評價。 1.2確認系列措施及消除或降低失效發生的機會。 1.3建立產品設計及其制程的文件記錄。 2.范 圍﹕ 2.1DFMEA ：所有新產品在開發初期﹐收到客戶設計資料后，并進行可行性評估與規划之前均適用。 2.2 PFMEA ﹕ 2.2.1在APQP 的制程設計與開發驗証階段實施。 2.2.2對新制程或將修訂的制程實施。 3.權 責﹕ 3.1制訂﹕DFMEA 由開發部主要跨功能小組訂定﹔PFMEA 由生產部主要跨功能小組訂定。 3.2審查﹕由各主要跨功能小組組長審查并督導落實執行。 3.3核准﹕管理代表核准。 4.定 義﹕ 4.1失效模式﹕指產品或過程可能不能滿足設計意圖或過程要求的方式或方法。 5.作業內容﹕按設計或制程FMEA 表格執行，以下簡介FMEA 表的制作﹕ 5.1 FMEA 表編號﹕編號原則如右圖 5.2項目﹕填入要分析之產品型別。 部門﹕填入要分析之工序。 5.3制定部門﹕填入主導FMEA 單位別。 5.4編制人﹕填入主導完成FMEA 工程師的名字。 5.5次系統 / 機種﹕填入客戶產品名稱。 5.6生效日期﹕填入FMEA 最新發布日期。 5.7 FMEA 日期( 原 始 )﹕填入最初FMEA 制定日期。 5.8核心小組﹕填入跨功能小組所有成員姓名。 5.9功能 / 作業要求或目的﹕盡可能簡潔地填入被分析部位(制程)的功能或作業要求，如果項目包 含一個以上有不同功能或(制程)作業要求時﹐則列出所有項目。 5.10潛在失效模式﹕ D(P) 03 04 25 01 流 水 號 日 月 年 設 計 ( 制程 )

可靠性失效分析常见方法

可靠性失效分析常见思路 失效分析在生产建设中极其重要，失效分析的限期往往要求很短，分析结论要正确无误，改进措施要切实可行。 1 失效分析思路的内涵 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线，是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据，把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察，然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察，以获取的客观事实为证据，全面应用推理的方法，来判断失效事件的失效模式，并推断失效原因。因此，失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应，自成思考体系，把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体，从而达到失效分析的根本目的。 在科学的分析思路指导下，才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的，即一果多因，常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效，涉及面广，任务艰巨，更需要正确的失效分析思路，以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之，掌握并运用正确的分析思路，才可能对失效事件有本质的认识，减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性，大大提高工作的效率和质量。因此，失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分，而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程，结果和原因具有双重性，因此，失效分析可以从原因入手，也可以从结果入手，也可以从失效的某个过程入手，如“顺藤摸瓜”，即以失效过程中间状态的现象为原因，推断过程进一步发展的结果，直至过程的终点结果“;顺藤找根”，即以失效过程中间状态的现象为结果，推断该过程退一步的原因，直至过程起始状态的直接原因“;顺瓜摸藤”，即从过程中的终点结果出发，不断由过程的结果推断其原因“顺;根摸藤”，即从过程起始状态的原因出发，不断由过程的原因推断其结果。再如“顺瓜摸藤+顺藤找根”、“顺根摸藤+顺藤摸瓜”、“顺藤摸瓜+顺藤找根”等。 2 失效分析的主要思路 常用的失效分析思路很多，笔者介绍几种主要思路。

风险评估技术-失效模式和效应分析(FMEA)及失效模式、效应和危害度分析(FMECA)

失效模式和效应分析（FMEA及失效模式、效应和危害度分析（FMECA） 1 概述 失效模式和效应分析（Failure Mode and Effect Analysis ，简称FMEA）是用来识别组件或系统未能达到其设计意图的方法。 FMEA 用于识别： ?系统各部分所有潜在的失效模式（失效模式是被观察到的是失误或操作不当）； ?这些故障对系统的影响； ? 故障原因； ? 如何避免故障及 /或减弱故障对系统的影响。 失效模式、效应和危害度分析（Failure Mode and Effect and Criticality Analysis ，简称 FMECA）拓展了 FMEA 的使用范围。根据其重要性和危害程度，FMECA 可对每种被识别的失效模式进行排序。这种分析通常是定性或半定量的，但是使用实际故障率也可以定量化。 2 用途 FMEA 有几种应用：用于部件和产品的设计（或产品） FM EA ；用于系统的系 统FMEA ;用于制造和组装过程的过程 FMEA ;服务FMEA和软件FMEA。 FMEA/ FMECA 可以在系统的设计、制造或运行过程中使用。然而，为了提高可靠性，改进在设计阶段更容易实施。 FMEA/ FMECA 也适用于过程和程序。例如，它被用来识别潜在医疗保健系统中的错误和维修程序中的失败。 FMEA/FMECA 可用来： ?协助挑选具有高可靠性的替代性设计方案; ?确保所有的失效模式及其对运行成功的影响得到分析; ?列出潜在的故障并识别其影响的严重性; ?为测试及维修工作的规划提供依据; ? 为定量的可靠性及可用性分析提供依据。

它大多用于实体系统中的组件故障，但是也可以用来识别人为失效模式及影响。 FMEA 及 FMECA 可以为其他分析技术，例如定性及定量的故障树分析提供输入数据。 3 输入数据 FMEA 及 FMECA 需要有关系统组件足够详细的信息，以便对各组件出现故障的方式进行有意义的分析。 信息可能包括： ? 正在分析的系统及系统组件的图形，或者过程步骤的流程图； ? 了解过程中每一步或系统组成部分的功能； ? 可能影响运行的过程及环境参数的详细信息； ? 对特定故障结果的了解； ? 有关故障的历史信息，包括现有的故障率数据。 4 过程 FMEA 的步骤包括： ? 界定研究的范围及目标； ? 组建团队； ? 了解 FMECA 适用的系统； ? 将系统分成组件或步骤； ? 对于列出的各组件或步骤，确认： 各部分出现明显故障的方式是什么？造成这些失效模式的具体机制？故 障可能产生的影响？失败是无害的还是有破坏性的？故障如何检测？ ? 确定故障补偿设计中的固有规定。 对于FMECA ，研究团队接着根据故障结果的严重性，将每个识别出的失效模式进行分类；这可以有几种方法完成。普通方法包括： 模式危险度指数； 风险等级；风险优先级。 模式危险度是一种概率计量，即所考虑的模式将导致整个系统故障；其被定义

软件可靠性设计与分析

软件可靠性分析与设计 软件可靠性分析与设计 软件可靠性分析与设计的原因?软件在使用中发生失效(不可靠会导致任务的失败,甚至导致灾难性的后果。因此,应在软件设计过程中,对可能发生的失效进行分析,采取必要的措施避免将引起失效的缺陷引入软件,为失效纠正措施的制定提供依据,同时为避免类似问题的发生提供借鉴。 ?这些工作将会大大提高使用中软件的可靠 性,减少由于软件失效带来的各种损失。 Myers 设计原则 Myers 专家提出了在可靠性设计中必须遵循的两个原则: ?控制程序的复杂程度

–使系统中的各个模块具有最大的独立性 –使程序具有合理的层次结构 –当模块或单元之间的相互作用无法避免时,务必使其联系尽量简单, 以防止在模块和单元之间产生未知的边际效应 ?是与用户保持紧密联系 软件可靠性设计 ?软件可靠性设计的实质是在常规的软件设计中,应用各种必须的 方法和技术,使程序设计在兼顾用户的各种需求时, 全面满足软件的可靠性要求。 ?软件的可靠性设计应和软件的常规设计紧密地结合,贯穿于常规 设计过程的始终。?这里所指的设计是广义的设计, 它包括了从需求分析开始, 直至实现的全过程。 软件可靠性设计的四种类型

软件避错设计 ?避错设计是使软件产品在设计过程中,不发生错误或少发生错误的一种设计方法。的设计原则是控制和减少程序的复杂性。 ?体现了以预防为主的思想,软件可靠性设计的首要方法 ?各个阶段都要进行避错 ?从开发方法、工具等多处着手 –避免需求错误 ?深入研究用户的需求(用户申明的和未申明的 ?用户早期介入, 如采用原型技术 –选择好的开发方法

?结构化方法:包括分析、设计、实现 ?面向对象的方法:包括分析、设计、实现 ?基于部件的开发方法(COMPONENT BASED ?快速原型法 软件避错设计准则 ? (1模块化与模块独立 –假设函数C(X定义了问题X 的复杂性, 函数E(X定义了求解问题X 需要花费的工作量(按时间计,对于问题P1和问题P2, 如果C(P1>C(P2,则有 E(P1> E(P2。 –人类求解问题的实践同时又揭示了另一个有趣的性质:(P1+P2>C(P1 +C(P2 –由上面三个式子可得:E(P1+ P2> E(P1+E(P2?这个结论导致所谓的“分治法” ----将一个复杂问题分割成若干个可管理的小问题后更易于求解,模块化正是以此为据。 ?模块的独立程序可以由两个定性标准度量,这两个标准分别称为内聚和耦合。耦合衡量不同模块彼此间互相依赖的紧密程度。内聚衡量一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度。 软件避错设计准则 ? (2抽象和逐步求精 –抽象是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节 ?举例

可靠性技术与测试流程 试题及答案

可靠性技术与测试流程试题 一、选择题（单项选择） 1、可靠性试验是定量评估产品的可靠性，即产品在的条件下，规定时间内完成的概率。 2、环境试验考察的是产品对环境的；确定产品的是符合合同要求，为接收，拒收提供决策依据。 3、温度变化对产品在：；；等方面有很大的影响。 4、湿热对产品在：；等方面有很大的影响。 5、MTBF也称为：，是指相邻两次故障之间的平均工作时间。 二、选择题（不定项选择） 1、哪些试验项目对产品有影响？（） A、高低温试验 B、湿热试验 C、太阳辐射试验 D、大气腐蚀试验 2、振动试验的类型主要有：（） A、正弦扫频振动 B、正弦定频振动 C、随机振动 D、定频随机振动 3、冲击试验的波型主要有：（） A、半正弦波 B、后峰锯齿波 C、梯形波 D、方波 4、以下标准号中，哪个是指“电工电子产品环境试验第2部分：试验方法，试验C ab：恒定湿热试验”（） A、GB/T2423.1 2001 B、GB/T2423.2 2001 C、GB/T2423.3 2006 D、GB/T2423.4 1993 5、客户要求产品的MTBF值≥20000h;已知生产风险α= 0.2；客户接收风险β=0.2。鉴别比：Dm=4.3；产品的MTBF θ1≥20000h 失效数r≤1；品数量：n=80台；温度加速因子AF；工作最大上限温度为40℃的产品在45℃的环境温度下进行实验，根据温度加速因子的计算公式得AF=1.477，请计算出80台产品在45℃条件下，当失效次数≤1次时，产品的MTBF≥20000h;需要多少时间：（） A、600h B、700h C、616h D、717h 6、可靠性预计常用的试验方法为：（） A、元器件计数法 B、应力分析法 C、高温老化应力法 D、器件温升测试法 7、以下哪些测试项目是在HALT试验中必须确定的（） A、低温破坏极限 B、低温工作极限 C、高温破坏极限 D、高温工作极限 8、已知加速度频谱密度值为:0.5(m/s2)2/Hz,则对应的功率频谱密度值为: ( ) A、0．005 B、0.01 C、0.05 D、0.001 9、在IPD流程中，可靠性测试介入的阶段点为（）。 A、TR4 B、TR5 C、TR6 D、TR4及TR5 10、在影响产品的环境因素中，以下哪些为机械条件（） A、冲击 B、振动 C、噪音 D、摇摆 三、是非题（每题2分，共10题计20分） 1、试样的表面最热点温度低于周围大气的环境温度5℃以上为散热样品;高于5℃为非散热样品( )。 2、欠试验条件中断：试验条件低于允许误差下限时，应将试验条件重新稳定后继续试验。试验时间应为重新稳定后时间（）。 3、水试验的目的是考核防水产品的外壳、防护罩（盖）的密封防水能力，与产品性能无关（）。 4、太阳辐射的热效应可用高温试验来评价，因其作用机理相同，从而其试验结果也相同（）。 5、大气中经常含有不同浓度的二氧化硫和硫化氢等有害的气体，对产品金属零部件及材料有影响，但不影响产品的使用安全（）。 6、砂尘是黏附在设备上，并且不断地积累，长期作用后形成导电桥、产生短路，从而影响产品的功能和性能（）。 7、材料表面的霉菌可以产生酸和电解质，这些物质会腐蚀产品，使材料电解、老化，引起短路甚至电气失效（）。

电子元器件可靠性试验、失效分析、故障复现及筛选技术培训

电子元器件可靠性试验、失效分析、故障复现及筛选技术培训 讲讲师师介介绍绍:: 费老师 男，原信息产业部电子五所高级工程师,理学硕士,“电子产品可靠性与环境试验”杂志编委，长期从事电子元器件的失效机理、失效分析技术和可靠性技术研究。分别于1989年、1992－1993年、2001年由联合国、原国家教委和中国国家留学基金管理委员会资助赴联邦德国、加拿大和美国作访问学者。曾在国内外刊物和学术会议上发表论文三十余篇。他领导的“VLSI 失效分析技术”课题组荣获2003年度“国防科技二等奖”。他领导的“VLSI 失效分析与可靠性评价技术”课题组荣获2006年度“国防科技二等奖”。2001年起多次应邀外出讲学,获得广大学员的一致好评。 【培训对象】系统总质量师、产品质量师、设计师、工艺师、研究员，质量可靠性管理和从事电子元器件（包括集成电路）失效分析工程师 【主办单位】中 国 电 子 标 准 协 会 培 训 中 心 【协办单位】深 圳 市 威 硕 企 业 管 理 咨 询 有 限 公 司 为了满足广大元器件生产企业对产品质量及可靠性方面的要求，我司决定在全国组织召开“电子元器件可靠性试验、失效分析、故障复现及筛选技术”高级研修班。研修班将由具有工程实践和教学丰富经验的教师主讲，通过讲解大量实例,帮助学员了解各种主要电子元器件的可靠性试验方法和试验结果的分析方法．

课程提纲： 第一部分电子元器件的可靠性试验 1 可靠性试验的基本概念 1．1 概率论基础 1．2 可靠性特征量 1．3 寿命分布函数 1．4 可靠性试验的目的和分类 1．5 可靠性试验设计的关键问题 2 寿命试验技术 2．1 加速寿命试验 2．2 定性寿命保证试验 2．3 截尾寿命试验 2．4 抽样寿命试验 3 试验结果的分析方法：威布尔分布的图估法 4 可靠性测定试验 4．1 点估计法 4．2 置信区间 5 可靠性验证试验 5．1 失效率等级和置信度 5．2 试验程序和抽样表 5．3 标准和应用 6 电子元器件可靠性培训试验案例

失效分析及其在保证电子产品可靠性中的作用

失效分析及其在保证电子产品可靠性中的作用 本报编辑：韩双露时间: 2009-3-19 10:55:13 来源: 电子制造商情 中国赛宝实验室可靠性研究分析中心 李少平 1 电子产品失效分析概述 失效分析（FA）是指为了确定失效部件的失效模式、失效机理、失效原因以及失效后果所作的检查和分析。 电子产品失效分析利用电分析、形貌分析、成分分析、物理参量分析、应力试验分析等手段求证失效样品的失效证据，根据失效证据与失效机理的内在联系，并结合样品现场的失效信息，诊断失效样品的失效机理、失效原因。 在电子产品中，FA的对象是电子元器件，电子元器件主要包括要电容器、电阻器、电感器、继电器、连接器、滤波器、开关、晶体器件、半导体器件（包括半导体分立器件、集成电路）、纤维光学器件、组件（具有一定功能、独立封装的电子部件，如DC/DC电源，晶体振荡器等）等。 失效是指电子元器件丧失或部分丧失了预定的功能。 失效模式是指电子元器件失效的外在宏观表现。对于半导体分立器件失效模式主要有开路、短路、参数漂移（退化）、间歇失效，密封继电器失效模式主要有接触不良、触点粘接、开路、断路，瓷介电容失效模式主要有开裂、短路、低电压失效。不同类别的电子元器件失效模式的表现各不相同，既使对同一门类的电子元器件，由于其原理、结构和电气性能的差异失效模式的表现也不尽相同。失效模式的确认是失效分析工作的重要的环节，失效模式确认需要借助于观察、测试等技术方法。 失效机理是指电子元器件失效的物理、化学变化，这种变化深层次的意义指失效过程中元器件内部的原子、分子、离子的变化，以及结构的变化，是失效发生的内在本质。电子元器件的失效机理可分为机械失效机理，如磨损、疲劳、断裂等；电失效机理，如静电放电损伤、电压引起的场致击穿和退化、电流引起热致击穿和退化等；热失效机理，如热引起的物态变化、结构变化等；反应失效机理，如腐蚀、合金、降解等；电化学机理，如化学电迁移、源电池效应等；产品特有的失效机理，如CMOS集成电路的闩锁效应、金属化铝电迁移效应、热电子

可靠性设计分析试题BWord版

1．判断题（共20分，每题2分） (1)（）系统优化权衡的核心是效能、寿命周期费用两个概念之间的权衡。 (2)（）产品的故障密度函数反映了产品的故障强度。 (3)（）对于含有桥联的可靠性框图，在划分虚单元后得到的可靠性框图应是一个简洁的串、 并联组合模型。 (4)（）提高机械零件安全系数，就可相应提高其静强度可靠度。 (5)（）相似产品可靠性预计法要求新产品的预计结果必须好于相似的老产品。 (6)（）并非所有的故障都经历潜在故障再到功能故障这一变化过程。 (7)（）故障树也是一种可靠性模型。 (8)（）事件树中的后续事件是在初因事件发生后，可能相继发生的非正常事件。 (9)（）电子元器件是能够完成预定功能且不能再分割的电路基本单元。 (10)（）与电子产品相比，机械产品的失效主要是耗损型失效。 2．填空题（共20分，每空1分） (1)系统效能是系统 、及的综合反映。 (2)产品可靠性定义的要素为、和。 (3)可靠性定量要求的制定，即对定量描述产品可靠性的 及其。 (4)应力分析法用于 阶段的故障率预计。 (5)在进行FMEA之前，应首先规定FMEA从哪个产品层次开始到哪个产 品层次结束，这种规定的FMEA层次称为，一般将最顶层的约定层次称为

。 (6)故障树构图的元素是和。 (7)事件的风险定义为与的乘积。 (8)PPL的含义是。 (9)田口方法将产品的设计分为三次： 、和。3．简答题（20分） （1）（10分）画出典型产品的故障率曲线，并标明： 1)故障阶段； 2)使用寿命； 3)计划维修后的故障率变化情况。 （2）（10分）什么是基本可靠性模型？什么是任务可靠性模型？举例说明。

电子元器件可靠性评价与试验--概述

电子元器件可靠性评价与试验--概述 一、可靠性评价 电子元器件的可靠性评价是指对电子元器件产品、半成品或模拟样片(各种测试结构图形),通过各种可靠性评价方法，如可靠性试验、加速寿命试验和快速评价技术等，并运用数理统计工具和有关模拟仿真软件来评定其寿命、失效率或可靠性质量等级。同时，利用可靠性筛选技术来评价产品是否合格，剔除早期失效的不合格品。 随着电子元器件可靠性的要求不断提高，电子元器件向超微型化、高集成化、多功能化方向更加迅猛的发展，对器件的可靠性评价技术日益为人们所关注。近年来，在这方面也相继取得了很多好的进展。以集成电路为例，如果沿用传统的可靠性试验来评价产品可靠性，对于集成度高、生产数量少、试验费用昂贵的器件产品，普遍感到有很大的困难。有的生产单位，开始采用加速寿命试验方法，可以缩短一些评价时间。后来，又采用晶片级可靠性(WLR) 评估技术，在生产过程中或封装前用测试结构样片进行可靠性评估，加强了生产过程的控制,使影响器件可靠性的各种因素在生产过程中得到了及时的排除和改进。最近，又开展了在研制设计阶段就开始针对产品可能存在的失效模式，在线路设计、版图设计、工艺设计和封装结构设计中进行可靠性设计，同时加强在线的可靠性质量控制，使可靠性评价技术逐渐由“输出”控制(成品控制)前移到了“输入”端的设计控制、生产过程控制，逐步建立了内建可靠性的概念，进一步实现了电子元器件的可靠性是“设计和制造进去，而不是靠筛选出来的”观念。 二、 8.1.1 可靠性评价 电子元器件的可靠性评价是指对电子元器件产品、半成品或模拟样片(各种测试结构图形),通过各种可靠性评价方法，如可靠性试验、加速寿命试验和快速评价技术等，并运用数理统计工具和有关模拟仿真软件来评定其寿命、失效率或可靠性质量等级。同时，利用可靠性筛选技术来评价产品是否合格，剔除早期失效的不合格品。 随着电子元器件可靠性的要求不断提高，电子元器件向超微型化、高集成化、多功能化方向更加迅猛的发展，对器件的可靠性评价技术日益为人们所关注。近年来，在这方面也相继取得了很多好的进展。以集成电路为例，如果沿用传统的可靠性试验来评价产品可靠性，对于集成度高、生产数量少、试验费用昂贵的器件产品，普遍感到有很大的困难。有的生产单位，开始采用加速寿命试验方法，可以缩短一些评价时间。后来，又采用晶片级可靠性(WLR) 评估技术，在生产过程中或封装前用测试结构样片进行可靠性评估，加强了生产过程的控制,使影响器件可靠性的各种因素在生产过程中得到了及时的排除和改进。最近，又开展了在研制设计阶段就开始针对产品可能存在的失效模式，在线路设计、版图设计、工艺设计和封装结构设计中进行可靠性设计，同时加强在线的可靠性质量控制，使可靠性评价技术逐渐由“输出”控制(成品控制)前移到了“输入”端的设计控制、生产过程控制，逐步建立了内建可靠性的概念，进一步实现了电子元器件的可靠性是“设计和制造进去，而不是靠筛选出来的”观念。 8.1.2 可靠性评价技术的进展 以集成电路可靠性评价技术为例。它在原有的可靠性试验、可靠性筛选、加速寿命试验等评价技术的基础上，又发展了晶片级可靠性评价方法、微电子测试结构评价方法、结构工艺质量认证评价方法、敏感参数快速评价方法、计算机辅助可靠性评价方法等。这些评价方法与传统方法相比，都有节省试验样品、缩短试验时间、减少试验费用的特点，都是为了适应当今超大规模集成电路的发展而出现的评价方法，各自都具有很强的发展潜力。下面对这些评价方法做些简要的介绍。

推钢机液压系统的设计与可靠性分析

2016年7月机床与液压Jul.2016第 44 卷第13 期 MACHINE TOOL &HYDRAULICS Vol.44 No. 13 D O I：10.3969/j.issn. 1001-3881. 2016. 13.040 推钢机液压系统的设计与可靠性分析 王海芳，戴亚威，汪澄，韦博 (东北大学秦皇岛分校控制工程学院，河北秦皇岛〇66〇〇4) 摘要：在对推钢机传动系统相关资料深人研究的基础上，设计了一套液压传动系统，详细阐述其工作原理，并对其重 要元件的参数进行计算。基于液压元件基本失效概率，应用串联系统的可靠度计算方法建立该液压系统的可靠性数学模 型，最后利用MATLAB软件进行了仿真分析。结果表明：工作时间越长，推钢机液压系统的可靠性越低，而且其可靠度随 着时间先下降较快，后下降较缓，只有限定工作时间，液压系统的可靠性才能得到保障。 关键词：推钢机；液压系统；可靠性；串联系统；MATLAB 中图分类号：TH137 文献标志码：A 文章编号：1001-3881 (2016) 13-178-2 Design and Reliability Analysis on Hydraulic System of Rolling Pusher WANG Haifang,D AI Yawei,WANG Cheng,W EI Bo (School of Control Engineering,Northeastern University at Qinhuangdao,Qinhuangdao Hebei 066004, China) Abstract ：The hydraulic system of a pusher drive system was designed based on the analysis of the related materials, and its work principle was introduced, and the parameters of important components in the hydraulic system were calculated. Based on the basic fail-ure probability of the hydraulic element, the reliability mathematical model of the hydraulic system was established by using the relia-bility calculation method of the series system, and the simulation analysis was carried out by using the MATLAB software. The simula-tion results show that increasing working hours can short reliability of pusher hydraulic system, and its reliability decrease rapidly first along with the time, then decrease slowly gradually, the reliability can be guaranteed in the limited working time. Keywords：Rolling pusher；Hydraulic system；Reliability；Series system ；MATLAB 〇前言 加热炉推钢机是轧钢生产线上将钢坯推进加热炉内进行加热的专用设备，推力要求大、推头 同步性要求高。旧式生产线上往往采用机械式推钢机，其体积大、价格高、故障率高、维修保养复杂。目前，推钢机的种类主要有螺旋式、齿条 式、曲柄连杆式等，其性能和要求各不相同[1]。随着轧钢生产的发展，利用液压油缸和液压系统的推力大、体积小、操作方便的优点，新型液压推钢机逐步取代了老式机械推钢机，使推料工序大大简化。 1工作原理 推钢机液压系统工作原理参见图1。启动主令控 制器，使三位四通阀的电磁铁1DT、3D T得电，二位 四通阀5D T得电，这时油栗输出压力油，经二位四 通阀、同轴马达分别进人两组4个油缸的无杆腔，4个油缸的有杆腔回油，经由调速阀、二位四通阀排回 油箱，这时4个油缸获得同步运动。推出热钢述后 (这时间很短）处于待命阶段，5D T断电，系统处 于卸荷状态。再次操纵主令控制器，使三位四通阀 的电磁铁2DT、4D T通电，同时二位四通阀的5DT 也通电，这时油栗输出压力油，经二位四通阀、两 同轴油马达分别进人两组4个油缸的有杆腔，4个 油缸的无杆腔回油，经由调速阀、二位四通阀排回 油箱[2]。 由于系统采用冗余设计，具有左右对称结构，工 作可靠性较高，而且如果钢坯比较小，只要求其中一 组两个油缸同步工作，只需使串接于油马达后的两个 两位四通阀其中一个工作，就可实现。系统通过设立 限位开关1SQ、2SQ、3SQ、4SQ来消除两组四个油缸 的位置误差，避免出现误差累积，影响系统同步精 度，同时也起限位作用[3]。 收稿日期：2015-05-15 基金项目：河北省自然科学基金资助项目（E2012407010; F2014203157);河北省博士后科研项目择优资助(B2014003012);河北省教育厅资助项目（2011136);秦皇岛科技支撑项目（201501B011);东北大学教改课题 资助项目（2014-47) 作者简介：王海芳（1976—），男，博士，副教授，研究方向为轧制过程自动化、液压伺服控制及可靠性研究。E-m ail: hfwang0335@ 126. com 〇