第二章 现代设计技术(3)

概率可表示为 图2-1 应力-强度概率密度分布 2）可靠度的一般表达式 根据以上干涉模型计算在干涉区内强度大于应力的概率——可靠度。如图2-2所示，当应力为时，强度大于应力的概率为 —— 强度分布密度函数 ——应力s0处于ds区间内的概率为 ——应力分布密度函数； 图2-2 概率密度函数联合积分求可靠度 假设与为两个独立的随机事件，因此两独立事件同时发生的概率为 因为上式s0为应力区间内的任意值，现考虑整个应力区间内的情况，有强度大于应力的概率（可靠度）为： 当已知应力和强度的概率密度函数时，根据以上表达式即可求得可靠度。 3）可靠度的计算方法 利用强度应力干涉理论，可靠度定义为强度大于应力的概率： 当应力和强度均为正态分布时，有 式中 Ｚ——安全余量，z=S-s由于应力和强度均为正态分布，根据正态分布的和（差）仍为正态分布的性质，安全余量也为正态分布。 可靠度： 将上式化为标准正态分布形式 式中： （1） 从（1）式可知，当已知应力和强度的分布参数后，就可算得，从正态分布表就可查得可靠度。因此，（1）式把应力分布参数、强度分布参数和可靠度直接联系起来，称之为“连接方程”，称之为连接系数，也称为可靠性系数。现定义： （2） 称?为可靠度指标，根据（1）和（2）式得 （3） 式（3）即强度与应力都是正态分布时，可靠度的计算公式 5、系统的可靠性预测 可靠性预测，即用已知组成系统的各个独立单元的可靠度计算系统的可靠性指标。 1）可靠性预测的目的： 协调设计参数及指标，提高产品的可靠性； 对比设计方案，以选择最佳系统； 预示薄弱环节，采取改进措施。 系统的组成形式通常有：串联、并联、混合联三种形式。 2）各种不同组成形式的可靠度计算 （1）串联系统的可靠度计算 设各元件的失效事件是相互独立的，其可靠度分别为R1、R2?Rn，系统的可靠度为Rs，则由概率乘法定理可得： 由上式可知，串联系统的可靠度比系统中最不可靠的元件可靠度还低，并且随着元件可靠度的减小和元件数量的增加，其可靠度迅速降低。 因此，为确保系统的可靠度不至过低，应尽量减少串联元件数量，并尽可能提高各元件的可靠度。 （2）并联系统可靠性计算 由概率乘法定理可知，并联系统的可靠度为： 当R1=R2=?=Rn=R时，则 并联系统的单元数目越多，系统的可靠度越高，但系统的体积、重量及成本等也随之增加。 （3）混合系统可靠度计算 混合系统：即由串联系统及并联系统组合而成的系统。 计算方法： 先将并联单元转化为一个等效的串联单元，然后再按照串联系统的可靠度进行计算。 例： 该系统可靠度为： 三、价值工程 1、价值工程的基本概念 价值工程（Value Engineering，简称VE），亦称价值分析（Value Analysis，简称VA），是研究如何以最低的寿命周期成本，可靠地实现对象（产品、作业或服务等）的必要功能，而致力于功能分析的一种有组织的技术经济思想方法和管理技术。 （1）价值 价值工程中的价值指的是产品功能与成本之比，是一个相对量。用公式表示如下： V=F/C 式中： V— 产品的价值 F— 产品的功能 C— 产品的成本 （2）功能 功能是对象能满足某种需求的一种属性。具体来说，功能就是功用、效用。 （3）寿命周期成本 指整个寿命周期（从产生到结束）过程中发生的全部费用。 C=C1+C2+（-）C3 式中：C — 寿命周期成本 C1— 设计制造费用 C2— 使用费用 C3— 残值费用（残值收入为-，清理费用为+） 2、 价值工程的特点和作用 （1）价值工程的特点 价值工程是一种以提高产品和作业价值为目标的管理技术，它具有以下特点： 1）价值工程强调产品的功能，重点放在对产品功能的研究上； 2）价值工程将确保功能和降低成本作为一个整体同时来考虑，以便创造出总体价值最高的产品； 3）价值工程强调不断改革和创新，开拓新构思和新途径，获得新方案，创造新功能载体，从而简化产品结构，节约原材料，提高产品的技术经济效益； 4）价值工程要求将功能定量化，即将功能转化为能够与成本直接相比的货币值； 5）价值工程是以集体的智慧开展的计划、有组织的活动。 （2）价值工程在企业管理中的作用 1）可以有效地提高经济效益 2）可延长产品市场寿命期 3）有利于提高企业管理水平 4）可促进技术与经济相结合、软技术与硬技术相结合。 3、价值工程研究对象的选择