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目录 1

可靠性概论 1

第一篇 可靠性设计（一）基础技术 26

引言（可靠性设计概述） 26

第一章 环境条件 30

1.1概述 30

1.2环境分类 31

1.3环境影响与失效模式 33

1.4核辐射效应 36

1.5复合环境 39

参考文献 41

小结 41

第二章 系统可靠性模型 43

2.1产品定义和可靠性框图的建立 43

2.2布尔代数和容斥原理简介 48

2.2.1布尔代数 48

2.2.2容斥原理 52

2.3串联系统 55

2.4并联系统 56

2.5贮备冗余系统 58

2.6表决系统 61

2.6.1“n中取k”（k-out-of-n:G）系统 61

2.6.2n:k交叉贮备系统 66

2.6.3“n中取k至r”系统〔17〕 70

2.6.4“n中取连续k”系统〔13-15〕，〔20〕 71

2.7一般网络可靠性 74

2.7.1结构函数 74

2.7.2状态枚举法 77

2.7.3概率图法 78

2.7.4全概率分解法 79

2.7.5最小路法 81

2.8网络可靠性的不交型算法 83

2.8.1不交型布尔代数及其运算规则 83

2.8.2直接不交化算法 87

2.8.3不交最小路法〔6〕 90

小结 94

习题 95

参考文献 97

第三章 可靠性预测和分配 99

3.1系统可靠性指标论证 99

3.2可靠性预测〔1〕〔2〕 102

3.2.1可靠性预测的目的、意义和方…法 102

3.2.2元器件计数可靠性预测法 103

3.2.3元器件应力分析可靠性预测法 105

3.2.4讨论 109

3.2.5全寿命期可靠性预测模型［3］ 110

3.3可靠性分配 112

3.3.1可靠性分配的原则、方法和步骤 112

3.3.2串联系统可靠性分配 113

3.3.3有并联冗余单元时的可靠性分配 115

3.3.4可靠性分配的代数方法 116

3.3.5可靠性分配的“努力最小算法” 118

3.4冗余系统可靠性优化 120

3.4.1概述 120

3.4.2Lagrange乘子法 121

3.4.3动态规划法 123

3.4.4求解冗余系统可靠性极大的一个直接寻查法 129

3.4.5求耗用资源极小的一个直接寻查算法〔12〕 133

小结 139

习题 141

参考文献 141

4.1概述 142

第四章 失效模式、后果与严重度分析 142

4.2FMEA 143

4.2.1FMEA方法 143

4.2.2FMEA实例 151

4.2.3电子系统的FMEA 159

4.2.4FMEA评审准则 166

4.2.5FMEA的用途 167

4.3失效严重度分析 168

4.3.1定性分析 169

4.3.2分量分析 169

4.3.3严重度分析实例 172

4.3.4严重度矩阵 172

小结 177

4.3.5严重度分析的用途 177

习题 178

参考文献 178

第五章 故障树分析 179

5.1故障树分析法概说 179

5.2建造故障树 181

5.2.1建树的准备工作 183

5.2.2建树基本规则 185

5.2.3演绎法建树举例——压力罐系统故障树的建造 188

5.2.4信号流图法建树 198

5.2.5关于用计算机辅助建树 212

5.3单调关联系统故障树的定性分析 213

5.4.1由最小割集计算顶事件概率 223

5.4单调关联系统故障树定量分析 223

5.4.2定量化的序似方法 226

5.4.3可修系统故障树顶事件发生频率计算 228

5.4.4重要度划算 229

5.5NP困难和FTA新途径 233

5.6FTA研究趋势 243

5.6.1非单调关联系统故障树分析 243

5.6.2多状态故障树分析 249

5.6.3共因失效事件分析 253

小结 258

习题 259

参考文献 261

第六章 电子系统可靠性设计 266

6.1元器件的选用与控制 266

6.1.1电子元器件的失效 267

6.1.2典型的失效率曲线 268

6.1.3失效速率模型 270

6.1.4元器件现场失效率模型的建立 272

6.1.5环境因子 274

6.1.6元器件的筛选和老炼 275

6.1.7电子元器件的降额使用 283

6.1.8我国电子元器件标准概况 287

附录6-1 289

参考文献 292

6.2电路与系统的可靠性设计 293

6.2.1元器件的正确使用及选用优选电路 293

6.2.2尽可能简化设计及简化的原则 295

6.2.3最坏情况设计及边缘性能试验 296

6.2.4电路漂移分析 300

6.2.5误差及统计性分析 302

6.2.6稳定性分析 308

6.2.7过渡过程的分析 308

小结 310

习题 312

参考文献 313

6.3潜电路分析 313

6.3.1潜电路分析的重要性 313

6.3.2潜电路的分析方法 314

6.3.3数字逻辑的潜电路分析 319

6.3.4软件的潜通路分析 320

6.3.5硬件及软件的综合性分析 321

参考文献 322

64热设计 323

6.4.1概述 323

6.4.2传热路径和热流动方式 326

6.4.3元器件的热设计 328

6.4.4印刷电路板的热设计 331

6.4.5机箱的热设计 332

6.4.7电子设备热设计程序 334

6.4.6.热设计中热管的应用 334

参考文献 337

6.5耐环境设计 337

6.5.1温度防护 338

6.5.2湿气防护［12］［13］ 339

6.5.3盐雾和腐蚀防护 339

6.5.4低气压防护 344

6.5.6冲击、振动和噪声的防护 345

6.5.5霉菌防护 345

6.5.7防爆［13］ 348

6.5.8瞬时核辐射的防护和加固［6］［9］［10］［11］［16］ 348

6.5.9核电磁脉冲的防护和加固［7］［8］［16］ 350

6.5.10空间电子设备抗辐射设计 351

6.5.11局部环境控制 353

小结 357

参考文献 358

第七章 冗余技术与容错设计 360

7.1概述 360

7.2冗余设计的基本原则 361

13.3寿命周期总费用的估算 361

7.3分立元件的冗余技术 364

7.4.1并行冗余的实现方式 369

7.4模拟电路的冗余技术 369

7.4.2备件切换冗余的实现方式 370

7.4.3三重冗余的模拟输出表决电路 371

7.5数字逻辑电路及系统的冗余技术 373

7.6自动重构容错系统 379

7.7容错计算机系统 384

7.8发展趋势 389

习题 390

参考文献 391

第八章 参数优化设计——三次设计 392

8.1概述 392

8.2.1质量损失函数的近似表达式 393

8.2质量损失函数概念 393

8.2.2功能界限与容许差 394

8.3.1系统设计 396

8.3三次设计简介 396

8.3.2参数设计 397

8.3.3容许差设计 399

8.4有源低通滤波器的三次设计 403

8.4.1系统设计 403

8.4.2参数设计 405

8.4.3容差设计 414

8.4.4实验验征 416

小结 417

参考文献 417

符号及缩语 418

第九章 电磁兼容性 418

9.1概述 419

9.2.1干扰源 420

9.2干扰源及交连通道 420

9.2.2干扰交连通道 423

9.2.3干扰交连数学模型 430

9.3电磁兼容性设计［1］［2］［4］［5］［6］ 434

9.3.1按地与搭接 437

9.3.2屏蔽 441

9.3.3滤波 442

9.3.4电缆网设计 442

9.3.5仪器电路EMC设计［1］［2］［5］［6］［40］［41］ 444

9.3.6结构电磁兼容性设计 454

9.3.7材料、零组件及工艺 455

9.3.8防雷电 456

9.3.9火箭防静电 458

9.3.10卫星防静电放电（ESD）43…45 460

9.3.11电爆器件的EMC问题［35］［32］ 465

9.4系统EMC分析程序 469

9.4.1系统EMC的分析的主要步骤 470

9.4.2计算机EMC分析步骤 475

9.5标准与规范 482

9.5.1主要EMC标准与规范 482

9.5.2术语及单位制 483

9.5.3主要标准及规范的内容简介 487

9.6试验与测试 492

9.7EMC管理 497

小结 502

参考文献 505

第十章 机械－结构可靠性设计 508

10.1概述 508

10.2材料与结构的失效模式 510

10.2.1材料失效模式 510

10.2.2结构失效模式 511

10.3一般设计程序 512

10.4.1概述 515

10.4应力与强度的散布 515

10.4.2常见的应力、强度概率分布 518

10.5.1安全系数及其不足之处 520

10.5安全系数与可靠性 520

10.5.2应力强度干涉理论 521

10.5.3基于统计分析的安全系统 527

10.6可靠性设计计算 531

10.6.1正态分布函数代数运算 531

10.6.2机械零件可靠性设计计算 535

10.6.3结构可靠性计算的图解法 541

10.6.4参数敏感度分析 544

10.6.5结构可靠性设计实例 546

10.7飞行器结构 557

10.7.1概述 557

10.7.2安全系数的选定 558

10.7.3试验策略 561

10.7.4可靠性计算问题 565

10.8疲劳强度可靠性设计 567

10.8.1疲劳强度可靠性设计 567

10.8.2薄壁零组件疲劳设计问题 576

10.9材料强度规范 579

小结 583

习题 584

附表 587

参考文献 588

小结 599

第十一章 人机工程 599

参考文献 599

12.1软件可靠性的基本特征量 600

第十二章 软件可靠性 600

12.2软件设计和生产 605

12.3软件可靠性管理 611

12.4软件可靠性的数学模型 616

小结 622

第二篇 可靠性设计（二） 623

参考文献 623

引言 623

线路与产品应力分析及若干专题 623

第十三章 质量可靠性成本及寿命周期总费用 624

13.1金钱的时值及产品的寿命周期总费用 624

13.2质量可靠性成本 628

13.4系统可靠性及费用的权衡 634

小结 641

参考文献 641

目录 643

第三篇 可靠性试验与分析 643

引言 643

第十四章 可靠性试验 644

14.1概述 644

14.2.1可靠性增长试验的意义 649

14.2可靠性增长管理 649

14.2.2可靠性增长的数学模型与应用 651

14.3环境实验 659

14.3.1单项环境实验 659

14.3.2综合环境试验 660

14.4寿命试验 662

14.4.1寿命试验的意义与分类 662

14.4.2工作寿命试验 663

14.4.3贮存寿命试验 665

14.4.4加速寿命试验 671

14.5验证性试验 675

14.5.1设计鉴定与生产验收 675

14.5.2单式寿命抽样方案 676

14.5.3序贯寿命抽样方案 680

14.6环境应力筛选 685

14.6.1环境应力筛选的意义 686

14.6.2高效应力筛选 687

小结 693

习题 694

附表 695

参考文献 697

第十五章 失效物理分析 698

15.1概述 698

15.1.1失效物理分析的概念和基本内容 698

15.1.2失效物理分析在可靠性工程中的作用 701

15.1.3两个物理模型 706

15.2失效分析 707

152.1失效分析的概念 707

15.2.2失效分析在可靠性工程中的地位 708

15.2.3失效分析的思路和方法 710

15.2.4不合格品分析 715

15.3电子元器件的失效机理 716

15.3.1半导体元器件的失效机理 717

15.3.2阻容元件的失效机理 739

15.4金属构件的失效机理 740

15.4.1疲劳断裂 741

15.4.2脆断 745

15.4.3腐蚀失效 748

15.4.4应力腐蚀 750

15.4.5韧性断裂 751

15.4.6磨损 753

15.5失效物理分析的手段 755

15.5.1概述 755

15.5.2几种主要分析测试仪器简介 757

小结 773

参考文献 774

第十六章 可靠性统计分析（一） 776

单元产品可靠性估计 776

符号表 776

16.1参数为二项分布时可靠性估计 776

16.1.1点估计 776

16.1.2区间估计 778

16.2寿命为指数分布时可靠性估计 780

16.2.1寿命试验分类 781

16.2.2点估计 784

16.2.3区间估计 785

16.3寿命为威布尔分布时可靠性估计 803

16.3.1图估法 806

16.3.2数值法 818

小结 826

习题 826

参考文献 828

第十七章 可靠性统计分析（二） 829

正态型参数可靠性估计 829

符号表 829

17.1正态分布参数估计 829

17.1.1单一总体参数估计 830

17.1.2多总体参数估计 833

17.1.3性能参数综合 843

17.2性能可靠性估计 847

17.2.1性能可靠性定义 847

17.2.2单侧性能可靠性置信下限 849

17.2.3双侧性能可靠性置信下限 852

17.3结构可靠性估计 857

17.4对数正态分布参数与可靠性估计 862

小结 866

习题 866

参考文献 868

第十八章 系统可靠性综合与Monte——Carlo模拟 870

符号表 870

18.1金字塔式可靠性综合 870

18.1.1概述 870

18.1.2成败型试验的产品可靠性综合 872

18.1.3指数寿命型试验的产品可靠性综合 876

18.1.4成败型与指数型产品可靠性综合 880

18.3系统可靠性评定的一般步骤 888

18.2环境因子估算方法 892

18.2.1指数寿命型 896

18.2.2成败型 897

18.4蒙特卡罗方法（MonteCarloMethod） 903

18.4.1随机数的产生 903

18.4.2系统模拟的Monte-Carlo方法 912

18.4.3系统模拟方法的效率 916

小结 919

习题 919

参考文献 920

第十九章 可靠性估计的Bayes方法 922

19.1Bayes方法的基本公式 922

19.2成败型试验串联系统可靠性Beyes置信下限 929

19.3成败型试验串联系统可靠性综合的LosA1anos方法 937

19.4.1经验Beyes的基本想法 944

19.4经验Bayes方法 944

19.4.2直接法 945

19.4.3间接法 949

19.5Bayes方法的研究与应用现状 951

参考文献 952

第四篇 生产与使用可靠性 954

引言 954

第二十章 统计质量控制 956

20.1控制图及过程能力指数 956

20.1.1产品质量的稳定性和一致性 956

20.1.2数据的收集和整理 957

20.1.3控制图的基本原理 961

20.1.4均值一极差控制图（？-R图） 963

20.1.5过程能力指数 965

20.1.6控制图的使用 968

20.2计数抽样检验 970

20.2.1抽样检验的必要性和作用 970

20.2.2计数一次抽样方案 971

20.2.3抽查特性曲线（OC曲线）和两种错误判断 971

20.2.4百分比抽样的不合理性 978

20.2.5标准型的抽样方案和LTPD方案 979

20.2.6计数二次抽检和计数序贯抽检方案 984

20.3计量抽样检验 990

20.3.1用总体均值衡量产品质量的情形 990

20.3.2用总体不合格品率衡量产品质量的情形 995

20.4计数调整型抽样方案GB2823介绍 999

20.4.1适用范围和特点 999

20.4.2GB2828的结构 1001

204.3抽检方案的选取与实施 1007

20.5.1适用范围和特点 1009

20.5计量调整型抽检方案ISO3951-81介绍 1009

20.5.21SO3951-31的结构 1012

20.5.3ISO3951-81的判断规则 1014

20.5.4方案的选取与实施 1021

小结 1023

习题 1024

参考文献 1025

第二十一章 可维修性工程 1026

21.1概述 1026

21.1.1衡量可维修性的指标 1026

21.1.2维修与可维修性 1027

21.1.3不同类型产品的可维修性 1029

21.2不能工作时间与修复时间 1032

21.2.1不能工作时间的组成 1033

21.2.2失效事件与维修记录 1035

21.2.3影响不能工作时间的因素 1037

21.3可维修性的分配和预测 1040

21.3.1可维修性分配 1040

21.3.2可维修性预测 1045

21.4可维修性设计准则 1054

21.4.1设计检检一览表 1055

21.4.2封装结构设计 1056

21.4.3标准化与互换性 1057

21.4.4人机系统设计 1059

21.4.5安全性 1059

21.4.6测试与检测 1061

21.5电子系统可维修性的设计 1064

21.5.1检测及维修方法的分类 1064

21.5.2可维修性设计的基本原则 1065

21.5.3内部测试电路及设备（BIT/BITE） 1066

21.5.4单元部件的检错方法：自检错电路 1070

21.5.5系统故障的诊断方法 1072

21.6可维修性验证 1075

21.6.1可维修性验证的两种方法 1076

21.6.2可维修性验证计划的两种规定 1080

21.7可维修系统有效性与维修策略分析 1082

21.7.1可维修系统的可靠性数量指标 1083

21.7.2马尔可夫型可维修系统有效性分析 1086

21.7.3基本维修策略 1100

21.7.4有效性的统计评定 1113

小结 1117

参考文献 1118

第二十二章 可靠性管理 1120

22.1概述 1120

第五篇 可靠性管理 1120

22.2可靠性控制计划 1122

22.3可靠性保障体系 1126

22.4元器件与外协件控制 1129

22.5设计评审 1130

22.6可靠性增生管理 1132

22.7失效反馈、分析、与改正制度 1133

22.8数据管理 1134

22.9产品技术状态管理 1136

22.10可靠性教育 1139

小结 1139

参考文献 1140

设计检查清单例 1142

习题答案 1159

数学用表 1167