机械学院试题二-完整答案

机械学院试题二一、填空（每空1分，共15分）1、可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力；从设计角度，可靠性分为基本可靠性和任务可靠性。P272、研究产品失效的两种常用方法故障模式、后果与严重度分析（FMECA）、故障树分析（FTA）。P2303、FMEA（即失效模式与后果分析）的特点是一种自下而上（由元件到系统）的失效因果关系的分析程序，是一种定性分析手段。P2374、寿命试验的截尾方式分为定时截尾、定数截尾两种。P4825、可靠性设计中的两个假设是:零部件的应力参数,强度参数都不是常量,而是遵循某一分布规律的随机变量.P393+P3956、平均寿命MTTF与可靠度()Rt的关系是0)(dttR，若故障率()t为常数，则MTTF1。P467、当试验样品数0N→∞时，衡量可靠性的三个指标()Rt、()ft、()t之间的关系)()()(tRtft。P38二、判断（每个1分，共15分）1、故障率是衡量可靠性的一个重要指标，故障率曲线是表示故障率与时间关系函数的图形，典型故障率曲线称之为浴盆曲线,曲线的形状呈两头高,中间低,具有明显的阶段性,可划分为三个阶段可靠性研究的重点，在于延长耗损失效期的长度。（错）【P42：在于延长正常工作期的长度】2、某系统由三个电容器并联而成，假定选定失效模式是电容短路，则系统的可靠性逻辑图是串联的。（对）【P75】3、r/n系统中的MTBFS比并联系统少，比串联系统大。（对）【P92】4、FEMA只能进行定性分析，FTA只能进行定量分析。（错）【P295：PTA既能定性也能定量分析】5、在严重度矩阵的分布图中离原点愈近，则愈严重，而愈迫切要采取补救措施。（错）【P267：离原点越远，越严重】6、使用故障树是为了对被研究复杂系统产生的故障进行定量分析，因此当底事件失效概率不全时，则故障树法失效。（）【P295：不会失效，参看PPT】7、在各个底事件发生概率比较小，其差别相对不大的条件下，高阶最小割集中出现的底事件与低阶最小割集中的底事件重要。（错）【P301：阶数越小的最小割集越重要】8、在故障树分析中，我们通常采用下行法求割集；其中与门只增加割集的个数，不增加割集的阶数；而或门只增加割集的阶数，不改变割集的个数。（错）【P299：与门或门正好说反了，与门只增加割集阶数，或门只增加割集的个数】9、在逻辑电路设计时，应尽可能用高可靠及集成度高的电路，而不用分立元件或小规模集成电路，因为这样可以减少器件的数目。（对）【P354】10、机械结构的可靠性设计选择的安全系数决定于理想的合成失效应力错误!未找到引用源。和失效强度错误!未找到引用源。，与其离散程度错误!未找到引用源。和错误!未找到引用源。无关。（错）【P399：与离散程度和失效强度有关】11.对产品应用抽样方法检验时，母体的合格率达标，子样的合格率就必定达标。（错）【猜的】12.筛选是可靠性试验的一种，它可以剔除早期失效产品，能够提高每一个产品的固有可靠性。（错）【P458：不能提高每一个产品的固有可靠性。（但可以提高一批产品的使用的可靠性）】13.筛选的目的是消除产品参数漂移，老炼的目的是提出早期产品。（错）【P470：筛选与老炼说反了，筛选的目的是剔除早期产品，老练的目的是消除产品参数漂移】14.单元产品可靠性评估方法中点估计的特点是复杂、精度高。（错）【P552：点估计简单、精度低，区间估计复杂、精度高】15.当样品的子样大小不变时，若要提高置信度，则需要减小置信区间宽度。（错）【猜的】三、选择（每个2分，共30分）1、衡量产品可靠性的指标很多，各指标之间有着密切联系，其中最主要指标不包括（D）A故障密度函数f(t)B故障率λ(t)C可靠度R(t)D平均寿命2、下列系统可靠性模型中，属于非工作储备模型的是（D）A.串联模型B.并联模型C.r/n模型D.旁联模型3、下列不属于可靠性预计方法的是（B）A.应力分析法B.AGREE法C.上下限法D.相似产品法4.以下关于FMEA（失效模式与后果分析）的说法哪一个不正确（C）A、FMEA是一种单因素分析法。B、FMEA简单易行、便于掌握和推广。C、FMEA是一种定量分析的手段，它使用树形图来进行分析。D、FMEA主要应用于设计的每一个阶段，另外也可用于预防维修和工艺监督检查等方面。5、电子元器件失效可分为三个时期，其中失效率很低而且变化稳定的失效期为：（B）A早期失效期B偶然失效期C损耗失效期D稳定失效期6.下列四项中哪个不属于电路边缘性能设计的内容：（C）A.元器件误差统计分析B.最坏情况设计C.容差设计D.电路性能漂移分析7.下列哪一项不是实现可靠性增长的基本要素（D）A．通过分析和实验发现故障源B．发现问题的反馈C．根据发现的问题，采取有效的改正措施D.对产品逐个排查8.有一力矩M作用在臂长为L的杆上，其参数为：则在杆件一端与M平衡的作用力P的标准差错误!未找到引用源。大小为（？）A.1414B.707C.7070D.141409.寿命试验的用途有哪些？（D）A.可靠性测定B.可靠性验证C．可靠性鉴定D．可靠性分配10.请问以下图例描述的是哪种寿命试验（B）A步进应力加速寿命试验B恒定应力加速寿命试验C序进应力加速寿命试验11.从某批继电器中随机抽取100件，进行启闭实验，其中有4件是失效的，试估计这批继电器的可靠度的点估计值是多少？（A）A.0.96B.0.986C.0.984D.0.0412.计算方法简单准确，是工程中最常用的方法，但不能进行单元无失败情况的系统的可靠性评估。（A）A.MMLB.SRC.CMSRD.FTA13.FTA是一种系统化的演绎方法，它以系统_________作为分析的目标。（A）A、顶事件B、底事件C、中间事件D、未探明事件14.由4个单元组成的串联系统，其试验数据（ni，xi）分别为（30，30），（50，49），（45，45），（60，59），试验数据压缩后系统可由以下哪2个单元组成：（A）A.（30.6，30），（60，59）B.（30.6，30），（50，49）C.（50，49），（60，59）D.（30，30），（45，45）15.已知某系统故障的故障树如下图所示，系统故障AM0M1M2M3M4M5BDCEFGHI以下各项不是最小割集的是（D）A.AB.B,CC.D,ED.F,G四、简答（5分）问题：一个系统，由四个元件1234RRRR串联而成,若要求系统可靠度0.95sR，则取每个元件的可靠度40.950.987R，是否合理？请阐明理由。答：不合理，从理论上讲，平均分配个单元而可靠度完全正确，但实际中由于各单元的可靠程度、工艺成熟程度、重要性都不一样，因而实际分配的可靠度也不一样，所以，不能平均分配。五、计算（第一题5分，第二题5分，第三题15分，第四题5分，第五题5分）1、一元件寿命服从指数分布，其平均寿命为1000小时，要求：1）求故障率λ;2）求可靠度R(100)。（指数分布90.01.0e）解：ttedttftF1)()(0，tetFtR)(1)(，指数分布均值1，3101100011，90.0)100(1.01001013eeR2、已知某系统有三个单元组成（见下图），各单元的可靠度分别为：错误!未找到引用源。=0.96，错误!未找到引用源。=0.92，错误!未找到引用源。=0.99，要求系统可靠度=0.9，请给各部件分配可靠度。系统可靠性逻辑框图解：错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.96×0.92×0.99=0.87。由于错误!未找到引用源。故需要重新分配。（2）求错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。=1-错误!未找到引用源。=1-0.87=0.13错误!未找到引用源。=1-错误!未找到引用源。=1-0.9=0.1错误!未找到引用源。=1-错误!未找到引用源。=1-0.96=0.04错误!未找到引用源。=1-错误!未找到引用源。=1-0.92=0.08错误!未找到引用源。=1-错误!未找到引用源。=1-0.99=0.01错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.04×错误!未找到引用源。=0.03错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.08×错误!未找到引用源。=0.06错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.01×错误!未找到引用源。=0.008所以，错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.97错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.94错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.992检验：错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.97×0.94×0.998=0.91因此分配合格。3.某一系统由部件A和部件B串联组成，其可靠性框图如下图所示，各单元的失效概率为：错误!未找到引用源。。系统的可靠性框图要求：（1）请画出系统失效的故障树；（2）计算系统失效概率；（3）计算单元1的结构重要度、概率重要度及关键重要度。解：（1）系统失效的故障树（2）系统失效概率最小割集为：（1,3）、（2,3）、（4,5）(3)单元1的概率重要度及关键重要度根据单元概率重要度公式错误!未找到引用源。得：根据单元关键重要度公式错误!未找到引用源。得：4.有3个1KΩ电阻，其极限偏差分别是±1%，±2%，±3%，将他们串联起来，见下图，其性能参数服从正态分布。问总电阻公差是多少？以百分比表示。解：由于各电阻性能均符合正态分布，故其标准差与其离散范围的关系如下图因此各电阻的标准偏差分别为：1110=%=33（10001）（）2120=2%=33（1000）（）3130=3%=33（1000）（）因为串联电路，故总电阻Rs有：123123=f(,,)sRRRRRRR有公式可得总电阻的方差：22'22'22'2222123123123()+()()ssssRRRRRRR则222222123102030()()()12.47333sR因为几个正态分布的随机变量之和仍为一个正态分布的随机变量，即随机变量sR仍为正态分布。由上图可知，sR和sR的关系有：3312.4737.41ssRR总电阻的均值为：123123(,,)3000()sRmfmmmmmm用百分数表示其极限偏差：337.411.2%3000ssRRm故(31.2%)sR5.已知作用于杆上的拉力为P~(1000，210)kgf，拉杆的材料为低合金钢，其强度极限为2/6.107mmkgfs，标准差为2/22.4mmkgfs，且符合正态分布，制造中杆的截面面积符合正态分布，A=AA015.0,若加工后拉杆的可靠度为R=0.999（z=3.091），求杆的截面积。解：AAA005.03015.0杆受到的应力为APXL所以APLAAPPAAL55122222因为R=0.999所以Z=3.091即091.312522.410006.1072222AAlslsz解得621.10A2/mmkgf或8.2442/mmkgf（舍去）所以A=10.6212/)159.0621.10(015.0mmkgfA