汽车产品可靠性工程技术课件.ppt
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1、汽车产品可靠性工程技术,陈晓彤北京运通恒达科技有限公司2022年11月,汽车产品可靠性工程技术陈晓彤,可靠性工程技术,可靠性建模和计算技术故障模式影响分析FMEA可靠性评估技术可靠性设计技术可靠性试验技术,可靠性工程技术可靠性建模和计算技术,产品是分层次的,从上到下的层次:系统、子系统、设备、组件、模块、零部件在本文中,除了零部件外,任何层次的产品都可以称为系统,而单元是系统的下级组成部分,产品是分层次的从上到下的层次:系统、子系统、设备、组件、模块,可靠性预计技术,可靠性预计是对产品或者系统的可靠性进行定量的估计,推测其可能达到的可靠性水平,是其从定性考虑转入定量分析的关键之处,是实施可靠性
2、工程的基础。可靠性预计是根据组成系统的元器件、零部件的可靠性来估计的,是一个自下而上、由局部到整体、从小到大的一种系统综合过程,它需要根据历史产品的可靠性数据、系统的构成和结构特点、系统的工作环境、元器件的工作应力和质量级别等因素来进行估计,主要用在产品的设计阶段。,可靠性预计技术可靠性预计是对产品或者系统的可靠性进行定量的估,集成电路,电子产品可靠性预计,集成电路技术类型工作环境管脚数和位数工作应力质量级别封装类型,案例三:电子产品可靠性预计,客户:固安信通铁路信号科技有限公司 产品:集成发码器 目标: 可靠性参数计算 薄弱环节分析 案例链接,案例三:电子产品可靠性预计 客户:固安信通铁路信
3、号科技有限公,机械结构产品可靠性计算,可靠性量化确定/缩减过于保守的设计基于风险/成本的设计优化基于风险/成本的维修计划- 寿命周期费用的最小化弥补安全系数不能综合量化可靠性的不足根据变量的重要度和以及系统的失效模式设计确定关键变量 更好的资源配置降低高灵敏度 最优化设计简化可靠性测试最小化满额度测试 利用试验来验证模型模拟高费用测试可以分析更多的变量以及设计方案,机械结构产品可靠性计算可靠性量化,机械结构产品可靠性预计步骤,建立有限元模型,进行强度计算 确定可能的失效点 针对每个失效点确定失效函数 确定随机变量 随机变量参数设定 选择概率分析方法 仿真计算 结果分析,机械结构产品可靠性预计步
4、骤 建立有限元模型,进行强度计算,应力强度干涉分析机械结构,机械零件,构成特征材料尺寸,应力特征弯曲应力扭转应力,构造数学模型,概率分析方法,变量随机化,应力强度干涉分析机械结构机械零件构成特征应力特征构造数学模,应力强度干涉模型,机械零件的可靠性设计,就在于揭示应力及强度的分布规律,合理地建立应力与强度之间的力学模型,严格控制失效概率,以满足可靠性设计要求,因此可以认为应力强度分布干涉模型是机械零件可靠性预计的基本模型 。,应力强度干涉模型 机械零件的可靠性设计,就在于揭示,应力强度干涉模型,产品或零部件能够承受以上各种应力的程度,统称为产品或零部件的强度,用X表示,如果用函数的方式表示出来
5、可以为:其中:Xi为影响强度的随机量,如零部件材料性能、表面质量、尺寸效应、材料对缺口的敏感性等。,应力强度干涉模型产品或零部件能够承受以上各种应力的程度,统称,应力强度干涉模型,施加于产品或零部件上的物理量,如应力、压力、温度、湿度、冲击等等,统称为产品或零部件所受的应力,用Y表示,用函数的方式表示出来可以为:其中:Yi表示为影响应力的随机量,如载荷情况、应力集中、工作温度、润滑状态等等。,应力强度干涉模型施加于产品或零部件上的物理量,如应力、压力、,应力强度干涉模型,如果产品或零部件的强度X小于应力Y,则它们就不能完成规定的功能,称为失效。欲使产品或零部件在规定的时间内可靠地工作,必须满足
6、义XY,即应力Y和强度X是相互独立的随机变量,所以Z也为一个随机变量,因此,产品或零部件的可靠度可以表示为:相应的累积失效概率可以表示为:,应力强度干涉模型如果产品或零部件的强度X小于应力Y,则它们就,应力强度干涉模型,机械设计中,由于随机变量X与Y具有相同的量纲,因此,X和Y的概率密度曲线可以表示在同一坐标系上。从统计分布函数的性质可知,机械工程设计中常用的分布函数的概率密度曲线,都是以横坐标轴为渐近线的,因此,两概率密度曲线必定有相交的区域(图1中的阴影线部分),这个区域就是产品或零部件可能出现失效的区域,称为干涉区。干涉区的面积愈小,零部件的可靠度就愈高;反之,可靠度愈低。另外,干涉区的
7、大小也与概率密度函数的离散程度有关,虽然均值相同,但方差愈大,干涉区的面积愈大,所以可靠度愈低;反之,可靠度愈高。,应力强度干涉模型机械设计中,由于随机变量X与Y具有相同的量纲,概率分析方法,随机抽样方法标准 蒙托卡罗法 (MC)重要抽样法 (ISAMF, ISAMR, AIS1 and AIS2)分层抽样法 (LHS)解析法一阶矩法 (FORM)二阶矩法 (SORM)响应面法 (RSM)快速概率积分(FPI) 概率云图法(MV_CONT) 基于均值的方法 (MV, AMV and AMV+)组合法响应面蒙特卡罗方法AMV+ 自适应重要抽样法 (AIS),概率分析方法随机抽样方法,案例:燃气涡
8、轮发动机转子风险评估,分析单位:SWRI分析工具NESSUS,DAWRIN,Patran,Nastran随机变量:,案例:燃气涡轮发动机转子风险评估分析单位:SWRI,案例:飞机操纵杆寿命分布计算,分析单位:SWRI分析工具:NESSUS,ABAQUS随机变量:,案例:飞机操纵杆寿命分布计算分析单位:SWRI,系统任务可靠性计算,R1R2R3R4R5RTotal = f (R1, R2,案例四机械结构可靠性分析,客户:北京理工大学 产品:某型号汽车产品的曲轴 目的: 结构可靠性定量计算 案例链接,案例四机械结构可靠性分析 客户:北京理工大学,内 容,可靠性建模和计算技术故障模式影响分析FMEA
9、可靠性评估技术可靠性设计技术可靠性试验技术,内 容可靠性建模和计算技术,什么是 FMEA?,故障模式影响分析(Potential Failure Mode and Effects Analysis,简记为FMEA)是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响,并按每一个故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。,什么是 FMEA?故障模式影响分析(Potential Fa,FMEA 的历史,二十世纪六十年代,起源于Apoll项目,NASA。1974年,MIL-STD-1629诞生,美国海军。1976年,美国国防部确定FMEA所有武器采购的
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