КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ НАДЕЖНОСТЬ Б. Любые технические устройства всегда изготавливались в расчете на некоторый достаточный для практических целей период экономически эффективного использования
 Скачать 0.82 Mb.
|
|
11.3.4. Контроль надежности сложных систем по данным о надежности их элементов Показатель надежности сложной системы является функцией нескольких переменных, характеризующих надежность ее элементов. Многомерные задачи контроля отличаются от рассмотренных в предыдущих разделах тем, что испытания на надежность в них рассматриваются на уровне элементов системы. При этом связь между показателями надежности элементов и системы в целом предполагается известной и зависит от структурной схемы надежности. При контроле надежности систем применяются те же методы планирования испытаний и процедуры принятия гипотез, что и при контроле надежности отдельных объектов. В табл. 29 и 30, в качестве примеров, приведены формулы для определения объема испытаний и правила приемки при контроле по одному контрольному уровню для систем с типичными ССН. Таблица 29 Объем испытаний для контроля вероятности безотказной работы при биномиальном плане
Таблица 30 Объем испытаний для контроля наработки при экспоненциальном законе распределения
В заключение раздела рассмотрим несколько примеров планирования испытаний системы с последовательной и параллельной ССН. ПРИМЕР 37 Имеется система с m=10 последовательными разнотипными элементами надежности. Требуемая вероятность безотказной работы πТ=0,90; допустимый риск заказчика β=0,2. Допускается один отказ в ходе испытаний всех элементов. Требуется определить объем испытаний Ni для элементов каждого типа в испытаниях по биномиальному плану [Ni,U,t0]. Согласно заданным условиям D=1. По табл. 29 и таблице ХИ - квадрат распределения находим: χ20,8(4)=6, NT=29. Т.е. для каждого элемента требуется провести 29 испытаний. Если бы требуемое число отказов равнялось нулю, тогда бы NT=ln0,2/ln0,9=15,27≈16. ПРИМЕР 38 Для системы с последовательной ССН при заданном риске потребителя β=0,10, числе элементов системы m=3, заданных (требуемых) вероятностях безотказной работы элементов Pi 0,80, 0,90 и 0,99 и нулевом числе допустимых отказов определить требуемое количество испытаний элементов NT по биномиальному плану. Для системы с последовательной ССН при нулевом числе допустимых отказов по формулам табл. 29 находим:   NT=6,8 (7). ПРИМЕР 39 Для систем с параллельной ССН при заданном риске потребителя β=0,10, числе элементов системы ν=2, заданных (требуемых) вероятностях безотказной работы элементов Pi 0,90 и 0,99 и нулевом числе допустимых отказов определить требуемое количество испытаний элементов по биномиальному плану. РЕШЕНИЕ: Для системы с параллельной ССН при нулевом числе допустимых отказов по формулам табл. 7.22 находим:    NT=35,9 (36). 11.3.5. Методы ускоренных испытаний Ускоренные испытания – испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимой информации о характеристиках свойств объекта в более короткий срок, чем при нормальных испытаниях или, что то же самое, при проектных условиях эксплуатации. Ускоренные испытания подразделяются на сокращенные и форсированные. Сокращенные испытания – ускоренные испытания без интенсификации процессов, вызывающих отказы или повреждения. Проведение сокращенных испытаний оправдано в случаях, когда возможен обоснованный прогноз поведения объекта при наработке, превышающей длительность проведенных испытаний. Форсированные испытания – ускоренные испытания с интенсификацией процессов, вызывающих отказы или повреждения. Результаты форсированных испытаний представительны для нормальных условий эксплуатации объекта тогда, когда имеются однозначные зависимости между воздействующим фактором и показателем надежности. Такие зависимости называю базовыми зависимостями. Ускорение испытаний характеризуется коэффициентом ускорения – числом, показывающим, во сколько раз продолжительность ускоренных испытаний меньше продолжительности нормальных испытаний (по наработке или по календарному времени). Форсируемый в испытаниях параметр называется ускоряющим фактором испытаний. На практике применяются различные методы ускоренных испытаний: Метод линейного возрастания нагружения – метод испытаний, в котором ускорение достигается при линейном повышении нагрузки во времени. Метод применим при линейной зависимости определяющих параметров от времени и постоянной скорости деградационных процессов в условиях эксплуатации. Метод экстраполяции по нагрузке – метод испытаний при нескольких повышенных уровнях нагрузки и последующей экстраполяции результатов на нормальный уровень нагрузки. Метод применим, когда имеется однозначная зависимость определяемого показателя надежности от нагрузки. Метод экстраполяции по времени – метод испытаний при нормальных нагрузках в течение времени, за которое накапливаются сведения о накоплении повреждений, достаточные для их экстраполяции на заданную наработку или до наступления отказа. Экстраполяцию нежелательно распространять на интервалы времени, превышающие время испытаний более чем в 1,5 раза. Метод одноступенчатого нагружения («доламывания») – метод испытаний, в котором объект подвергается повышенной нагрузке после длительной работы при нормальной нагрузке. Применение этого метода правомерно при условии корректности принципа суммирования повреждений. На практике этот режим реализуется следующим образом: после нормальных испытаний объект подвергают форсированным испытаниям до исчерпания ресурса работоспособного состояния. Оценивают остаточный ресурс при форсированном режиме. Сравнивают его с полным средним ресурсом объекта в форсированном режиме. Если этих сведений нет, то проводят испытания новых объектов в форсированном режиме для оценки среднего ресурса. Сравнение полного и остаточного ресурса позволяет оценить степень исчерпания ресурса в проведенных нормальных испытаниях объекта и его полный ресурс в условиях эксплуатации. Метод интенсификации приработки – метод испытаний, в котором форсируется период приработки. Применим, когда объекту присущ длительный период приработки. Метод эквивалентных испытаний – метод, в котором испытания проводятся при повышенных нагрузках с анализом влияния на надежность каждого вида нагружения. Методы уплотнения графика испытаний – методы, в которых сокращаются промежутки между циклами испытаний или увеличивается скорость нагружения. В этом методе есть вероятность получить консервативную оценку показателя надежности. Метод усечения спектра нагрузок – метод испытаний, в котором исключаются режимы нагружения, характерные для условий эксплуатации, но слабо влияющие на надежность. Применение этого метода правомерно, когда есть полная уверенность относительно слабого влияния на надежность исключенных из графика испытаний режимов. Метод сравнения с аналогами – метод испытаний в форсированных режимах со сравнением результатов испытаний с результатами, полученными на аналогичных объектах. Выводы по результатам сравнения могут распространяться на эти же режимы или на нормальные условия, в зависимости от объема и полноты имеющейся информации по аналогам. Результаты ускоренных и нормальных испытаний должны быть сопоставимы, т.е. при идентичной природе отказа получаемые в этих испытаниях значения показателей надежности должны быть одинаковы. Например, равенство вероятности безотказной работы, получаемой в ускоренных (индекс «у») и нормальных (индекс «н») испытаниях, при экспоненциальном законе ее распределения означает выполнение равенства: ехр(-λнtн)=ехр(-λуtу). Получив в ускоренных испытаниях значение интенсивности отказов, можно оценить интенсивность отказов в нормальных условиях из соотношения λу=λнk, полагая при этом, что коэффициент ускорения испытаний по времени k=tн/tу при выбранных нагрузках эквивалентен коэффициенту ускорения испытаний по показателю надежности (вероятности безотказной работы). Основной вопрос планирования ускоренных испытаний заключается в наличии базовой зависимости, отражающей влияние воздействующего фактора или нагрузки на показатель надежности. Источниками базовых зависимостей могут быть доступные сведения об аналогах. Если таковых нет, то для нахождения базовой зависимости проводятся исследовательские испытания в требуемом диапазоне изменения параметров испытаний. Следующий шаг – выбор ускоряющего фактора и режима ускоренных испытаний. В любом случае при планировании и проведении ускоренных испытаний учитываются результаты всех видов испытаний, проведенных при разработке и постановке на производство данного изделия. Основное условие при выборе ускоряющего фактора – неизменность по сравнению с нормальными условиями физико-химических процессов, влияющих на надежность. Ускоряющий фактор должен хорошо контролироваться, легко меняться и воспроизводиться. Чаще всего этим требованиям удовлетворяет повышенная температура. Например: При отказах под воздействием термоактивируемых процессов средняя интенсивность отказов (и средняя наработка до отказа тоже) зависит от температуры по закону Аррениуса: λ=λ0ехр(-Е/kТ). Или, общепринятая зависимость длительной прочности от температуры Т и напряжения σ при сроке службы более 100 тыс. часов имеет вид: Тр=аТ2σ-nехр(b-сσ). Планирование ускоренных контрольных испытаний основывается на проверке гипотез по критерию Неймана – Пирсона. При абсолютной уверенности в правильности и достоверности базовой зависимости нормативы в ускоренных испытаниях можно найти простым пересчетом установленного норматива (для нормальных условий) на условия форсированных по определяющему параметру испытаний. Однако это идеальный случай, не реализующийся на практике. Неабсолютная точность базовой зависимости увеличивает неопределенность результата ускоренных испытаний с точки зрения рисков неправомерного принятия гипотез. Существуют процедуры вычисления рисков в ускоренных испытаниях, соответствующих нормативным для нормальных условий. В объеме настоящего курса они не рассматриваются. Методы_анализа_риска'>12. Исследование риска 12.1. Методы анализа риска Стандарты, устанавливающие и использующие понятия риска и его оценок, а также относящиеся непосредственно к менеджменту риска:
Таблица 31 Перечень наиболее распространенных методов, используемых при анализе риска (по ГОСТ Р 51901.1-2002)
|
- суммарное допустимое число отказов;
