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出版者:中国标准出版社

作者:聂微

出品人:

页数:139

译者:

出版时间:2003-12

价格:22.0

装帧:平装

isbn号码:9787506633352

丛书系列:

图书标签:

• ISO/TS 16949
• 质量管理体系
• 汽车行业
• 技术规范
• IATF
• 汽车供应链
• 持续改进
• 过程导向
• 质量控制
• 标准化

机械工程中的可靠性与质量保证：基于过程方法的全面指南 （本书聚焦于机械设计、制造、装配及服务全生命周期中的系统可靠性工程、风险管理与过程优化，完全不涉及汽车行业特定的质量管理体系标准，如ISO/TS 16949及其后继标准。） --- 第一部分：机械系统可靠性基础与理论模型 第一章：机械可靠性的内涵与工程视角 本章深入探讨机械可靠性在现代工程实践中的核心地位，将其定义为系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。我们区别于纯粹的产品检验，强调可靠性是一种系统属性，贯穿于从概念设计到报废处理的整个生命周期。内容包括可靠性的多维度量化指标（如平均无故障时间MTBF、故障率函数$lambda(t)$、可靠度函数$R(t)$），以及概率论在可靠性分析中的基础应用。重点分析了如何将工程性能指标转化为可统计的可靠性参数。 第二章：失效物理学与损伤机制 本章聚焦于机械部件失效的根本原因。详细阐述了疲劳（低周疲劳与高周疲劳）、蠕变、应力腐蚀开裂（SCC）以及磨损（粘着磨损、磨粒磨损）等主要损伤模式的微观和宏观机理。通过大量的案例研究，分析了不同材料（金属、复合材料、陶瓷）在特定载荷和环境条件下的失效演化路径。章节中包含了断裂力学的基础知识，如应力强度因子（$K$）、断裂韧度（$K_{IC}$）以及裂纹扩展速率的计算方法，为后续的寿命预测奠定理论基础。 第三章：可靠性建模与寿命预测 本章系统介绍了用于描述不同类型产品寿命分布的统计模型。我们详尽分析了威布尔分布（Weibull Distribution）在描述早期故障、随机故障和磨损失效方面的适用性，并讲解了如何通过拟合实验数据确定其形状参数（$eta$）和尺度参数（$eta$）。此外，还涵盖了指数分布、正态分布在特定条件下的应用，以及如何利用加速寿命试验（ALT）数据，通过阿累尼乌斯（Arrhenius）模型或逆幂律模型，外推产品在正常工作条件下的预期寿命。 第二部分：全生命周期可靠性设计与分析 第四章：面向可靠性的设计方法（DfR） 本章是本书的核心实践部分，阐述了设计师如何在设计阶段嵌入可靠性。内容包括：设计冗余度（静态冗余、动态冗余）的选择与配置；关键零部件的裕度设计原则；以及如何利用结构拓扑优化技术在满足强度要求的同时，提高结构的抗载荷波动能力。详细介绍了“容错设计”的理念，即系统设计应能承受预期的单点故障而不完全丧失功能。 第五章：工程系统的故障树分析（FTA）与事件树分析（ETA） 本章深入讲解了自上而下的演绎推理方法——故障树分析（FTA）。通过构建逻辑门（AND/OR门）来连接顶事件（系统故障）与所有可能的组合基础事件，系统地识别导致故障的最小割集和路径集。作为对比，本章也介绍了自下而上的归纳推理方法——事件树分析（ETA），用于评估在特定初始事件发生后，安全系统响应的后果可能性。这些分析工具是评估复杂机械系统安全性和可靠性的关键。 第六章：工程系统的应力-强度干涉法与概率设计 本章超越了传统的确定性设计，引入了先进的概率设计概念。系统地解释了如何量化输入载荷和结构强度的随机性，并应用应力-强度干涉理论（Stress-Strength Interference Theory）来计算系统的概率失效度（Probability of Failure, $P_f$）。讲解了如何利用蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）对复杂系统进行多次随机抽样迭代，以获得更精确的失效概率估计，从而指导材料和几何尺寸的优化选择。 第三部分：制造、检验与维修过程中的质量控制 第七章：过程能力的评估与控制 本章将焦点从产品转移到生产过程。详细介绍了过程能力指数（如$C_p, C_{pk}, P_p, P_{pk}$）的计算及其在监控制造偏差中的作用。内容包括对正态分布和非正态分布过程的分析方法。重点阐述了控制图（Control Charts）的应用，特别是Shewhart控制图（$ar{X}-R$图, $I-MR$图）在实时监控过程中变异性、识别特殊原因和过程失控状态中的关键作用。 第八章：非破坏性评估技术（NDT）在质量保证中的应用 本章详述了确保部件在服役前或服役中无早期缺陷的关键技术。内容涵盖了超声波检测（UT）在探测内部裂纹和空隙中的应用，渗透检测（PT）和磁粉检测（MT）在表面缺陷识别中的优势与局限。此外，还介绍了辐射检测（RT）和涡流检测（ET）的工作原理、数据解释及在不同材料和几何形状上的适用性分析，强调NDT是验证设计可靠性模型的关键手段。 第九章：可维护性、维修性与系统寿命周期管理 本章讨论了系统投入使用后的性能维持。可维护性（Maintainability）被定义为系统在规定条件下，能以预定程序和在规定时间内恢复到规定功能状态的程度。内容包括平均修复时间（MTTR）的量化、维修手册的结构化设计以及预防性维护（Preventive Maintenance, PM）与预测性维护（Predictive Maintenance, PdM）策略的制定。通过分析维修记录数据，指导如何优化备件库存和维修资源分配，以最大化系统可用性（Availability）。 第四部分：高级可靠性工程与前沿趋势 第十章：加速寿命试验设计与数据分析 本章专注于如何通过在高于正常工作环境的条件下运行试验件，以在短时间内获取足够的失效数据。详细阐述了不同加速因子（如电压加速、温度加速、载荷加速）的引入，以及如何使用统计模型将加速数据转化为正常寿命预测。重点讨论了不同加速模型（如线性模型、指数模型）的选择标准和模型拟合的优劣性分析。 第十一章：基于可靠性的优化设计 本章探讨如何将可靠性作为优化目标函数的一部分。内容包括在面对成本、重量和可靠性多目标冲突时，如何使用Pareto前沿分析来寻找最优解集。讲解了如何应用可靠性敏感度分析（Reliability Sensitivity Analysis）来识别对系统整体可靠性影响最大的设计参数，从而将有限的资源集中在关键部位的改进上。 第十二章：系统工程中的风险管理与集成 本章从宏观层面，讨论了在大型复杂机械系统（如能源设备、航空结构）开发过程中，如何通过风险识别、风险分析、风险评估和风险应对四个步骤，将可靠性管理融入系统工程流程。强调了跨学科团队在统一风险语言和共享安全标准方面的协作机制，确保系统在全寿命周期内满足既定的安全与性能基线要求。

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