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出版者:清华大学出版社

作者:刘惟信

出品人:

页数:484

译者:

出版时间:1996-8

价格:31.00元

装帧:平装

isbn号码:9787302021421

丛书系列:

图书标签:

可靠性
专业
机械工程
可靠性工程
机械设计
故障分析
预防性维护
寿命预测
质量控制
结构可靠性
概率统计
工程实践

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具体描述

内容简介

本书系统地阐述了机械可靠性设计的基本理论和方法。内容包括：可靠性的基本概念和有关术语

及定义，可靠性基础数学，机械可靠性设计原理与可靠度计算，机械静强度可靠性设计，机械疲劳强度可

靠性设计，机械摩擦零件的可靠性设计，系统可靠性设计，可靠性试验，机械零部件的可靠性设计，机械

可靠性优化设计，可修复系统的可靠性设计等。书中附有计算例题及计算用表。

本书可作为高等工科院校机械类专业高年级学生和研究生的教材和教学参考书，亦可供从事机械

设计及汽车设计、研究、制造、试验和维修的工程技术人员使用、参考。

《结构强度与材料科学》本书深入探讨了现代工程设计中至关重要的两个基石：结构强度和材料科学。它不仅是机械工程师、土木工程师、航空航天工程师以及任何需要理解物体如何承受载荷的专业人士不可或缺的参考资料，也是对材料性能和结构行为有浓厚兴趣的学生和研究人员的理想读物。结构强度部分本部分聚焦于如何量化和预测工程结构在各种载荷作用下的反应。我们将从经典弹性力学理论出发，详细解析应力、应变以及它们之间的关系，为理解材料变形和失效奠定坚实的基础。应力与应变分析：我们将深入研究不同类型的应力（拉应力、压应力、剪应力、弯曲应力、扭转应力）及其应变，并介绍应力张量和应变张量的概念，帮助读者理解复杂载荷下的应力分布。同时，本书将阐述胡克定律及其在各向同性材料中的应用，并引入应力-应变曲线，分析材料的弹性模量、泊松比、屈服强度和抗拉强度等关键参数。材料在载荷下的行为：本章将详细分析材料在静态和动态载荷下的行为。静态载荷方面，我们将讨论材料的蠕变（在恒定载荷下随时间发生的缓慢变形）和应力松弛（在恒定变形下应力随时间降低）现象，并分析其对结构长期性能的影响。动态载荷方面，我们将重点研究疲劳，即材料在循环载荷作用下发生断裂的现象。这包括应力幅、应力比、S-N曲线（疲劳寿命曲线）的绘制与解读，以及影响疲劳寿命的关键因素，如表面粗糙度、应力集中和环境因素。此外，我们还将介绍断裂力学，通过裂纹尖端的应力强度因子和断裂韧度来预测材料在存在裂纹时的失效行为，这对确保结构在意外损伤后的安全性至关重要。屈曲与稳定性：对于承受压力的细长结构，如梁柱，屈曲是主要的失效模式。本章将详细介绍欧拉屈曲理论，推导临界屈曲载荷的公式，并讨论影响屈曲稳定性的因素，如构件的长度、端部约束条件和材料的弹性模量。此外，我们还将探讨实际工程中更复杂的屈曲问题，如组合构件的屈曲和板壳结构的屈曲。有限元分析基础（理论视角）：虽然本书不涉及具体的软件操作，但我们将在理论层面介绍有限元分析（FEA）的基本原理。我们将解释如何将复杂的连续体结构离散化为一系列小的、相互连接的单元，以及如何通过建立和求解这些单元的代数方程来近似计算结构的应力、应变和位移。这有助于读者理解 FEA 在复杂结构分析中的作用和局限性。材料科学部分本部分将深入研究各种工程材料的微观结构、性能以及它们与宏观性能之间的关系。理解材料的内在属性是进行有效结构设计的前提。金属材料及其合金：我们将从原子尺度开始，探讨金属的晶体结构、晶界、位错等微观缺陷如何影响金属的强度、韧性和延展性。我们将重点介绍碳钢、合金钢、铝合金、铜合金、钛合金等常见工程金属材料的性能特点、热处理工艺（如退火、淬熟化、回火）如何改变其微观组织和力学性能，以及它们在不同应用场景下的优势与劣势。聚合物（塑料与橡胶）：本章将介绍聚合物的分子结构，包括长链分子、支链、交联等，以及这些结构如何导致聚合物表现出独特的力学行为，如高延展性、低密度和良好的绝缘性。我们将讨论不同类型的聚合物，如热塑性塑料、热固性塑料和弹性体，并分析它们在温度、应变速率和溶剂等环境因素下的性能变化。陶瓷与复合材料：陶瓷材料以其高硬度、耐高温性和耐腐蚀性而著称，但脆性是其主要缺点。我们将研究陶瓷的离子键和共价键结构，以及其微观晶粒结构和加工工艺如何影响其力学性能。复合材料是将两种或多种不同材料的优点结合起来而形成的。本章将重点介绍纤维增强复合材料（如碳纤维增强聚合物 CFRP、玻璃纤维增强聚合物 GFRP），解释增强材料（纤维）和基体材料（聚合物）的协同作用，以及复合材料如何实现高比强度和高比刚度，广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等领域。材料的腐蚀与防护：腐蚀是影响结构寿命和安全性的重要因素。本部分将介绍金属腐蚀的基本原理，如电化学腐蚀，并分析不同环境因素（如湿度、盐雾、酸碱度）对腐蚀速率的影响。我们将讨论常见的腐蚀类型，如均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂，并介绍各种防腐蚀技术，如表面涂层、电化学保护和材料选择。理论与实践的结合本书强调理论知识与工程实践的紧密结合。在每个章节中，我们都会通过大量的实例分析，展示如何将抽象的理论公式应用于实际工程问题的解决。从桥梁的静力分析到飞机起落架的疲劳寿命评估，本书旨在为读者提供一套完整的分析工具和解决问题的框架。通过系统学习本书内容，读者将能够：准确评估工程结构在各种载荷下的应力分布和变形情况。预测材料在静载荷、动载荷和循环载荷下的行为，并选择合适的材料以满足设计要求。理解屈曲失稳的原理，并设计能够抵抗屈曲的结构。掌握断裂力学的基本概念，以评估带裂纹结构的安全性。深入理解不同工程材料的微观结构、性能和加工工艺。了解材料腐蚀的机理，并掌握有效的防腐蚀策略。《结构强度与材料科学》将是您在工程设计道路上坚实可靠的伙伴，帮助您在复杂多变的工程世界中构筑安全、高效、持久的未来。

作者简介

目录信息

目录
常用符号表
第1章可靠性概论
1.1可靠性的基本概念
1.2可靠性的定义
1.3维修性与广义可靠性及失效
1.4可靠性的尺度
1.4.1可靠度与不可靠度
1.4.2失效率，
1.4.3平均寿命
1.4.4寿命方差和寿命均方差（标准差）
1.4.5可靠寿命、中位寿命和特征寿命
1.4.6有效寿命、更换寿命和筛选寿命
1.4.7维修度等有关尺度
1.4.8有效度
1.4.9系统有效性
1.4.10重要度
1.4.11经济尺度
1.4.12与人为差错有关的可靠性尺度
习题
第2章概率和统计的概念
2.1随机事件与统计规律性
2.2母体与样本，样本空间及样本点
2.3事件之间的关系与事件的运算
2.3.1包含与相等
2.3.2事件的和
2.3.3事件的积
2.3.4事件的差
2.3.5事件的互不相容
2.3.6事件的互逆
2.4概率
2.5概率的基本运算法则
2.5.1互补定理
2.5.2加法定理
2.5.3乘法定理
2.5.4条件概率
2.5.5全要率公式
2.5.6贝叶斯（Bayes）公式
2.5.7排列与组合
2.6随机变量及其分布函数
2.7随机变量的数字特征，统计的基本概念
2.7.1中心倾向与代表值
2.7.2分散度的性质与尺度
2.7.3随机变量的矩
2.7.4推断与置信度
2.7.5自由度
2.7.6关于秩评定
2.7.7回归与相关
习题
第3章可靠性理论中常用的几种概率分布
3.1离散型随机变量的几种常见的分布
3.1.1（0－1）分布
3.1.2贝努里试验与二项分布
3.1.3泊松（Poiss0n）分布
3.1.4几何分布与负二项分布
3.1.5超几何分布
3.2连续型随机变量的几种常见的分布
3.2.1正态分布
3.2.2截尾正态分布
3.2.3对数正态分布
3.2.4伽玛分布（分布）
3.2.5指数分布
3.2.6威布尔分布
3.2.7I型极值（Extreme Value Type I）分布
3.3抽样分布
3.3.1x分布
3.3.2t分布
3.3.3F分布
习题
第4章统计推断用图分析法――概率分布的概率纸检验
4.1正态概率分布的图分析法
4.1.1正态概率纸的构成原理
4.1.2正态概率分布的图分析法
4.2对数正态概率分布的图分析法
4.2.1对数正态概率纸的构成原理
4.2.2对数正态概率分布的图分析法
4.3威布尔概率分布的图分析法
4.3.1威布尔概率纸的构成原理
4.3.2威布尔概率分布的图分析法
4.4极值概率分布的图分析法
4.5累积失效率图的应用
习题
第5章分布参数的估计与分布函数的假设检验
5.1分布参数的估计
5.1.1分布参数的点估计
5.1.2分布参数的区间估计
5.2分布函数的假设检验
5.2.1一个正态分布的母体参数的假设检验
5.2.2两个正态分布的母体参数的假设检验
5.2.3母体分布函数的假设检验
习题
第6章机械可靠性设计概论
6.1机械可靠性设计与可靠性计划
6.2机械可靠性设计的基本特点
6.3机械可靠性设计的主要内容
6.4机械可靠性设计的方法与步骤
6.5可靠性设计的统计基础
6.6可靠性水平等级及可靠性经济指标
第7章机械可靠性设计原理与可靠度计算
7.1应力－强度分布干涉理论与可靠度的一般表达式
7.2应力分布的确定
7.2.1确定应力分布的步骤
7.2.2用代数法综合应力分布
7.2.3用矩法综合应力分布
7.2.4用蒙特卡罗模拟法确定应力分布
7.3强度分布的确定
7.3.1确定强度分布的步骤
7.3.2用代数法综合强度分布
7.3.3用矩法综合强度分布
7.3.4用蒙特卡罗模拟法确定强度分布
7.4已知应力与强度的分布时的可靠度计算
7.4.1应力与强度均呈正态分布时的可靠度计算
7.4.2应力与强度均呈对数正态分布时的可靠度计算
7.4.3应力与强度均呈指数分布时的可靠度计算
7.4.4应力呈指数（正态）而强度呈正态（指数）分布时的可靠度计算
7.4.5应力与强度均呈厂分布时的可靠度计算
7.4.6应力呈伽玛（指数）而强度呈指数（伽玛）分布时的可靠度计算
7.4.7应力呈正态分布而强度呈威布尔分布时的可靠度计算
7.4.8应力与强度均呈威布尔分布时的可靠度计算
7.4.9极值分布下的可靠度计算
7.5用数值积分法求可靠度
7.6用图解法求可靠度
7.7用蒙特卡罗模拟法求可靠度
7.8随机变量函数的变差系数
习题
第8章机械静强度可靠性设计
8.1安全系数与可靠度
8.2设计参数数据的统计处理与计算
8.3机械静强度可靠性设计
8.3.1受拉零件的静强度可靠性设计
8.3.2梁的静强度可靠性设计
8.3.3承受转矩的轴的静强度可靠性设计
8.3.4受弯扭联合作用的轴的静强度可靠性设计
习题
第9章机械疲劳强度可靠性设计
9.1疲劳强度设计参数数据的统计处理与计算
9.1.1疲劳载荷的统计分析方法
9.1.2载荷谱
9.1.3应力与疲劳强度分布参数的近似计算
9.1.4材料疲劳强度的统计分析
9.1.5疲劳强度修正系数的统计特性
9.2S－N及P－S－N疲劳曲线
9.2.1S－N曲线
9.2.2疲劳极限线图
9.2.3P－S－N曲线
9.2.4P－S－N曲线的绘制原理和方法
9.3机械零件的疲劳极限分布
9.4机械零件的无限寿命可靠性设计
9.4.1按零件的P－S－N曲线设计
9.4.2按零件的等寿命疲劳极限线图设计
9.5机械零件的有限寿命可靠性设计与寿命预测
9.5.1等幅变应力作用下零件的疲劳寿命与可靠度
9.5.2滚动轴承的疲劳寿命与可靠度
9.5.3非稳定变应力作用下零件的疲劳寿命
9.5.4疲劳强度可靠性设计的递推法
9.5.5用程序载荷谱估计疲劳寿命
9.5.6疲劳强度设计中的安全系数
习题
第10章机械摩擦零件的可靠性设计
10.1磨损的基本规律和磨损寿命线图
10.2给定寿命时零件耐磨性的可靠度计算
10.3给定可靠度时零件耐磨寿命的计算
习题
第11章系统可靠性设计
11.1系统与系统可靠性的基本概念
11.1.1系统的组成与类型
11.1.2系统可靠性的基本概念
11.2可靠性预测
11.2.1单元可靠性预测
11.2.2系统可靠性预测
11.3可靠性分配
11.3.1等分配法
11.3.2再分配法
11.3.3相对失效率法与相对失效概率法
11.3.4AGREE分配法
11.4系统可靠性最优化
11.4.1花费最小的最优化分配方法
11.4.2拉格朗日乘子法
11.4.3动态规划法
11.5故障树分析
11.5.1概述
11.5.2故障树的建立
11.5.3故障树的定性分析
11.5.4故障树的定量分相
习题
第12章可靠性试验
12.1概述
12.1.1寿命试验
12.1.2环境试验
12.1.3现场使用试验
12.2寿命试验设计
12.2.1寿命试验的目的
12.2.2寿命试验的分类
12.2.3寿命试验的设计
12.3寿命试验结果的统计分析及参数估计
12.3.1一般分布完全寿命试验的数据处理
12.3.2指数分布截尾寿命试验及参数的点估计
12.3.3.指数分布截尾寿命试验结果的参数区间估计
12.3.4正态分布和威布尔分布完全寿命试验的参数估计
12.4加速寿命试验
12.4.1加速寿命试验的原理与类型
12.4.2恒定应力加速寿命试验设计
12.4.3加速寿命曲线与方程
习题
第13章机械零部件的可靠性设计
13.1概述
13.2螺栓连接的可靠性设计
13.2.1静载荷受拉松螺栓连接的可靠性设计
13.2.2静载荷受拉紧螺栓连接的可靠性设计
13.2.3承受轴向变载荷紧螺栓连接的可靠性设计
13.2.4静载荷受剪螺栓连接的可靠性设计
13.2.5变载荷受剪螺栓连接的可靠性设计
13.3圆柱螺旋弹簧的可靠性设计
13.3.1圆柱压缩（拉伸）螺旋弹簧静强度的可靠性设计
13.3.2圆柱压缩（拉伸）螺旋弹簧疲劳强度的可靠性设计
13.4轴的可靠性设计
13.4.1传动轴的可靠性设计
13.4.2转轴的可靠性设计
13.4.3轴的刚度的可靠性设计
13.5圆柱齿轮轮齿强度的可靠性设计
13.5.1齿面接触疲劳强度的可靠性设计
13.5.2齿根弯曲疲劳强度的可靠性设计
13.6滚动轴承与滑动轴承的可靠性设计
13.6.1滚动轴承的可靠性设计
13.6.2滑动轴承的可靠性设计
13.7蜗杆－蜗轮传动承载能力的可靠性设计
习题
第14章机械可靠性优化设计
14.1以可靠度最大为目标的机械强度可靠性优化设计
14.2可靠度为约束条件的机械强度可靠性优化设计
第15章可修复系统的可靠性设计
15.1机械维修性设计
15.2系统预防维修间隔期的确定
15.2.1按有效度最大原则确定最佳维修间隔期
15.2.2按总费用最小原则确定最佳维修间隔期
15.3马尔柯夫过程（MarkovProcess）
15.4可修复系统的可靠度计算
15.4.1单一系统的可靠度计算
15.4.2两个相同单元并联系统的可利用度
15.4.3两个相同单元旁联系统的可利用度
15.4.4两个不同单元可修复系统的可利用度
15.4.5预防维修系统的可利用度
附录
附表1二项分布表
附表2泊松分布表
附表3负指数分布表
附表4标准正态分布表
附表5标准正态分布下侧分位数
附表6正态曲线下离均值士个标准差之间的面积
附表7厂分布表
附表8分布下侧分位数
附表9t分布下侧分位数Pt（n）≤t（n）
附表10t分布值
附表11F分布表
附表12 存活率（可靠度）估计量
附表13中位秩表
附表14－110％和90％秩置信限
附表14－25％和95％秩置信限
附表14－32.5％和97.5％秩置信限
附表14－40.5％和99.5％秩置信限
附表15柯氏检验的临界值（Da）表
附表16柯氏检验统计量D。的极限分布表
附表17系统可靠度同并行工作分枝数、每个分枝的可靠度和
容许失效数的关系
附表18 应力呈正态分布和强度呈威布尔分布时的失效概率表
附表19应力呈Ⅱ型极大值分布、强度呈威布尔分布时的可靠度表
附表20 应力呈I型极大值分布、强度呈威布尔分布时的可靠度表
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

《机械可靠性设计》这本书，我拿到手的那一刻，就被它厚重的分量和扎实的封面所吸引。封面设计简洁大方，金属质感的色调和齿轮的抽象图形，无声地诉说着这本书的核心主题。翻开目录，我立刻被书中那庞大而系统的知识体系所震撼。从最基础的可靠性概念、故障模式分析，到深入的寿命预测、设计优化，再到质量控制、试验验证，几乎涵盖了机械产品从设计到报废全生命周期的可靠性保障。我尤其对其中关于“失效物理”的章节感到兴趣，虽然尚未深入研读，但光看标题就充满了引人探索的神秘感。书中引用了大量的案例研究和工程实践，这对于我这样一个初学者来说，无疑是极大的福音，能够帮助我更快地理解抽象的理论，并将其与实际工程问题联系起来。我期待着通过这本书的学习，能够培养出一种“未雨绸缪”的设计思维，在产品开发的初期就能预见并规避潜在的失效风险，从而打造出真正经久耐用、值得信赖的机械产品。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，指引着我走向机械可靠性设计的殿堂。

评分☆☆☆☆☆

这本书在探讨“故障模式与影响及危害性分析（FMEA）”时，其严谨的逻辑和全面的视角令我耳目一新。作者并没有将FMEA仅仅看作是一种通用的表格填写练习，而是将其上升到了一个系统性的风险评估和管理工具的高度。他详细讲解了FMEA的步骤，从识别潜在的故障模式，到分析其原因和后果，再到评估发生概率、检测难度以及最终的风险优先数（RPN）。我特别欣赏的是，作者并没有止步于理论的介绍，而是提供了非常实用的建议，指导读者如何根据不同行业、不同产品的特点，定制化FMEA的评估标准和改进措施。他强调了FMEA的迭代性和动态性，指出在产品设计的不同阶段，都需要进行不同深度的FMEA分析，并且需要将FMEA的结果反馈到设计改进中。这本书的这一部分，让我深刻体会到，有效的FMEA不仅能够提前发现潜在问题，更能帮助设计团队集中精力解决最关键的风险点，从而大大提升产品的整体质量和安全性。

评分☆☆☆☆☆

在我阅读《机械可靠性设计》的过程中，最让我印象深刻的是关于“系统可靠性分配”的章节。作者深入浅出地阐述了如何将整个机械系统的总可靠性指标，逐级分配到子系统、组件乃至单个零件上。他详细介绍了多种可靠性分配的数学模型和算法，例如等百分比法、比例分配法等，并辅以大量的图表和计算示例，让这些原本抽象的数学方法变得触手可及。我尤其被作者强调的“失效独立性”原则所吸引，他通过分析不同子系统之间可能存在的相互依赖关系，指导读者如何避免将可靠性指标分配给相互影响的组件，从而导致整体可靠性下降。此外，他还探讨了在资源受限的情况下，如何通过优化设计和增加冗余度来达到最优的可靠性分配方案。这本书的这一部分，对于我理解大型复杂机械系统（如飞机发动机、汽车传动系统）的可靠性设计思路非常有帮助，让我明白了一个高效可靠的系统，绝非是各个组件简单堆砌，而是经过严谨的数学推导和优化设计的结果。

评分☆☆☆☆☆

《机械可靠性设计》这本书的质量控制与试验验证部分，让我对产品上市前的“终极考验”有了全新的认识。作者非常系统地介绍了各种可靠性试验方法，从加速寿命试验、环境试验，到振动试验、电磁兼容试验，他都进行了细致的讲解。我被书中关于“试验设计”（DOE）的论述所吸引，作者如何通过科学的试验设计，用最少的试验次数，获得最多的有效信息，从而准确评估产品的可靠性。他不仅阐述了理论方法，还结合了大量工程实践案例，比如某个汽车零部件在极端环境下进行的寿命测试，如何通过故障分析来指导设计改进。让我受益匪浅的是，作者强调了试验结果的统计分析和解释的重要性，指出不能简单地从试验数据中得出结论，而需要结合产品的失效机理进行深入分析。这本书让我明白了，一个可靠的机械产品，不仅仅是设计出来的，更是通过严格的试验和验证“炼”出来的，这其中蕴含着严谨的科学态度和对用户负责的精神。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者在讲解材料疲劳失效方面，简直是把枯燥的科学原理讲得活灵活现。他没有一开始就丢给我一堆复杂的公式和曲线，而是先从生活中常见的例子入手，比如桥梁的反复受力、机械零件的磨损，循循善诱地引导我理解“疲劳”这个概念是如何悄无声息地侵蚀着机械结构。然后，他才逐步引入材料的微观结构、应力集中等因素，并且用清晰易懂的图示来解释这些复杂的力学行为。我特别欣赏作者对于“断裂韧性”和“损伤累积”的阐述，他通过对比不同材料在相同应力下的表现，让我直观地感受到材料特性对产品寿命的决定性影响。书中提出的几种预测材料寿命的方法，例如S-N曲线和Miner法则，他都给出了详细的推导过程和应用实例，并且强调了这些方法在实际工程中的局限性和适用范围。这让我意识到，可靠性设计并非一成不变的教条，而是需要结合具体工况和材料特性进行灵活应用的科学。这本书让我对“为什么有的零件用很久都不会坏，有的却很快就报废”这个问题有了更深刻的理解，并且激发了我对材料科学与机械设计之间关系的进一步探索。

评分☆☆☆☆☆