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文本内容:
xx学院课程设计报告级专业班课程名称可靠性工程课程设计题目我的理论课程“达良故障”故障树分析姓名学号指导教师职称二О一年月日课程设计任务书
一、设计题目我的理论课程“达良故障”故障树分析
二、设计依据
1、个人成绩单;
2、FTA分析步骤及要求;
3、FTA分析案例
三、设计内容根据给定的个人成绩单、FTA分析步骤及内容、其相关案例,分析本人理论课程总评成绩80分(达良故障)时存在的故障模式,确定该系统的故障树顶__,并在对系统故障树进行定性、定量分析基础上,确定顶__发生概率及关键__,给出系统改进和优化对策年月日目录TOC\o1-2\h\z\u课程设计报告1课程设计任务书0我的理论课程“达良故障”故障树分析2序、课程设计简介2
一、系统简介3
二、系统故障树的建立3
三、系统故障树定性分析8
四、系统故障树定量分析11
五、改进及优化对策14
六、总结15参考文献16附件17课程设计答辩评语18我的理论课程“达良故障”故障树分析学号姓名序、课程设计简介
1.课程设计目的本课程设计是与《可靠性工程》配套的实践环节之一,在完成《可靠性工程》课堂教学的基础上,进行一次实操性锻炼通过本环节的设计锻炼,可以让我们加深对本课程理论与方法的掌握,同时具备__分析和解决可靠性系统问题的能力,改变传统的理论教学与生产实际脱节的现象设计采用统一提供的理论课程成绩数据,要求学生完成其《我的理论课程“达良故障”FTA分析》三大方面的实际设计内容
①本人理论课程“达良故障”故障树的建立;本人理论课程“达良故障”故障树的分析;本人理论课程“达良故障”问题的优化改进措施
2.课程设计内容以本人理论课程成绩单为对象,以成绩单中的本人具体成绩资料为设计依据,在分析课程“达良故障”故障机理基础上,建立以“本人理论课程‘达良故障’(总评成绩80分)”为顶__的故障树,并在对系统故障树进行定性、定量分析基础上,给出系统改进和优化对策
3.课程设计要求设计过程要求每个学生__完成,不得参考或抄袭,避免方案出现雷同;设计书一律采用A4纸单面打印,用统一封面装订;课程设计原则上在2周内完成
4.课程设计进度安排
①首先把自己理论成绩单调出来,装好画图软件,做好准备工作;作报告之前一定要非常熟悉故障树分析的基本知识,这是做报告的基础,不然会使做设计的难度加大;着手写报告,不懂得知识查资料;
④最后做报告的总结以及自己的心得体会
一、系统简介故障树是顶__、中间__、底__和逻辑门构成由明确所要分析的系统结构,明确系统的工作条件(包括维修、安全条件),确定要研究的目的和内容建立故障树需从顶__开始,由上而下逐级分析各__发生的直接原因,并用适当的逻辑门将上下级__连接起来,直到所有输入__不能再向下分析或不必再向下分析为止为了对故障树作统一的描述和分析,必须将建造出来的故障树规范化,使其成为仅含有底__、结果__以及“与门”、“或门”、“非门”三种逻辑门的故障树
二、系统故障树的建立
2.1故障树分析法(FTA的方法和理论简介定性分析是为了寻找导致与系统有关的不希望__发生的原因和原因的组合定量分析是为了当给定所有底__发生的概率时,求出顶__发生的概率及其他定量指标,为安全评价和决策提供科学依据
2.2故障树分析流程图图1流程图
2.3根据课程设计目标选择确定顶__顶__在对系统结构和特性已充分掌握基础上,确定系统最不希望发生的__通常情况下,这个__明显地影响系统的技术性能、经济性、可靠性、安全性或其他所要求的特征顶__必须有明确的定义,它是故障树分析的中心本例根据课程设计的目标选取“本人理论课程达良故障—总评成绩80”作为故障树顶__
2.4根据成绩单内容结构分析顶__发生故障机理图2故障机理图
2.5故障树术语与符号及建立方法底__元、部件在设计的运行条件下发生的随机故障__实线圆硬件故障;虚线圆人为故障未展开__表示该__可能发生,但是概率较小,勿需在进一步分析的故障__,在故障树定性、定量分析中一般可以忽略不计顶__人们不希望发生的显著影响系统技术性能、经济性、可靠性和安全性的故障__顶__可由FMECA分析确定中间__故障树中除底__及顶__之外的所有__开关__已经发生或必将要发生的特殊__条件__描述逻辑门起作用的具体限制的特殊__入三角行位于故障树的底部,标示树的A部分分支在另外地方出三角行位于故障树的顶部,标示树A是在另外部分绘制的一棵故障树的子树与门Bii=
12...n为门的输入__,A为门的输出__Bi同时发生时,A必然发生,这种逻辑关系成为__交用逻辑“与门”描述,逻辑表达式:或门当输入__中至少有一个发生时,输出__A发生,成为__并,用逻辑“或门”描述逻辑表达式为表决门n个输入中至少有r个发生,则输出__发生;否则输出__不发生异或门输入__B1,B2中任何一个发生都可能引起输__A发生,但B1,B2不能同时发生相应的逻辑代数表达式为禁门顺序与门非门相同转移符号相似转移符号建立方法故障树分析法(FTA)指的是从事故开始,按照__因果关系,逆时序地进行分析,最后找出事故起因的一种图形演绎方法又称为事故的逻辑框图分析法它是一种自上而下的图形演绎方法
2.6建立并规范故障树图3“达良故障”故障树E:总评成绩80;E1平时和期末成绩均80;E2平时成绩80,期末成绩80且平时成绩*
0.2+期末成绩*
0.880;E3平时成绩80,期末成绩80且平时成绩*
0.2+期末成绩*
0.880;C1平时成绩80;C2平时成绩80;D1期末成绩80;D2期末成绩80;B1C1*
0.2+D2*
0.880B1B2C2*
0.2+D1*
0.880B
13、系统故障树定性分析
3.1故障树运算规则故障树利用结构函数表示后,可根据布尔运算规则进行数学运算布尔代数主要运算规则交换律A+B=B+A;AB=BA吸收律A+AB=A;AA+B=A结合律A+B+C=A+B+C;ABC=ABC分配律AB+C=AB+AC;A+BC=A+BA+C摩根定理:;等幂律A+A=A;A*A=A覆盖律
3.2故障树最小割集求解方法故障树定性分析的实质就是找出导致顶__必然发生的所有最小基本__的__,即求解顶__发生的最小割集,因此其分析方法指的就是最小割集的求解方法行列法原理首先,从紧接顶__的逻辑门开始,如果是或门就将该门的各个输入__纵向排列;如果是与门,就将该门的各个输入__横向排列,依次将门的输出__用输入__替换,直至全部门__均被基本__替换为止;然后,再根据布尔代数运算规则进行化简布尔代数法原理从顶__开始,依次根据逻辑关系(“与门”为“·”,“或门”为“+”),用输入__替换输出__,直到全部中间__均被基本__替换为止,即将顶__化简到全部用基本__表达形式,然后再化简矩阵列表(矩阵)法原理从顶__开始,首先将顶__写入矩阵第一行第一列;然后根据其与输入__的逻辑关系进行替换,如果是或门就将该门的各个输入__纵向排列,如果是与门,就将该门的各个输入__横向排列,依次将门的输出__用输入__替换,直至全部门__均被基本__替换为止;最后,根据布尔代数运算规则进行化简上行法原理从底__开始,由下而上逐级进行处理(对每一个输出__而言,如果它是或门的输出,则将该或门的输出__用输入__的布尔和形式表示,如果它是与门的输出,则将该与门的输出__用输入__的布尔积形式表示),最后得到顶__的基本__布尔表达式并化简最小路集法原理首先将故障树转化为对偶成功树(就是将原来故障树的“与门”换成“或门”、“或门”换成“与门”,各类__发生换成不发生),然后根据最小路集求解方法求解最小路集(前述最小割集求解方法也适用于成功树的最小路集求解),最后再根据最小路集求最小割集
3.3求解本例故障树的最小割集用布尔代数法解本例,依题意得T=E1+E2+E3=C1B1D2+C1D1+D1C2B2即系统的最小割集为{C1B1D2},{C1D1},{D1C2B2}
四、系统故障树定量分析
4.1定量分析的介绍定义在故障树定性分析基础上,根据基本__的故障发生数据,运用数学方法和计算技术,对故障树的各项可靠性参数进行计算,即求出顶__发生的概率和基本__重要度定量分析包括顶__发生概率的计算和基本__重要度的计算
4.2给出各基本__的计算规则,并计算各基本__的发生概率;我的理论课程总门数48门C1平时成绩80的有9门,发生的概率Pc1=
0.1875C2平时成绩80的有39门,发生的概率Pc2=
0.8125D1期末成绩80的有26门,发生的概率PD1=
0.5417D2期末成绩80的有22门,发生的概率PD2=
0.4583B1C1*
0.2+D2*
0.880B1的有0门,发生的概率PB1=0B2:C2*
0.2+D1*
0.880B2的有15门发生的概率PB2=
0.3125E1平时和期末成绩均80的有7门,发生的概率PE1=
0.
14584.3计算顶__发生概率值1将最小割集进行不交化处理并简化;因为C1和C2,D1和D2互为逆__,所以有,且根据吸收律A+AB=A和等幂律A*A=A,化简上式得:2将基本__的相关数据代入简化式中并计算(若为最小割集法,代入不可靠度数据,计算可直接得到顶__发生概率;若为最小路集法,代入可靠度数据计算,再用1减去计算结果可得顶__发生概率)经统计计算得各底__发生概率为Pc1=
0.1875;Pc2=
0.8125;PD1=
0.5417;PD2=
0.4583;PB1=0;PB2=
0.3125则顶__发生概率为PT=C1D1+B1C1D2+B2C2D
14.4介绍结构重要度和概率重要度理论,并计算各基本__的结构重要度、概率重要度和关键重要度结构重要度定义指的是i单元临界状态数目和其它单元状态组合数目的比值,其由单元在故障树中所处位置的重要程度,与单元本身故障概率毫无关系概率重要度定义第i个单元不可靠度(失效概率)的变化引起系统不可靠度(失效概率)变化的程度1结构重要度的计算系统有4个单元,共有=16个状态,具体为表1布尔真值表B1B2C1D1TB1B2C1D1T00000100000001010011001001010000111101110100011000010101101101101111010111111111由上表可得2概率重要度的计算由前面最小割集不交化结果可知,S=C1D1+B1C1D2+B2C2D1则顶__(系统故障)发生概率表达式为因为C1和C2,D1和D2互为逆__,所以将各__发生概率代入得3关键重要度的计算由关键重要度计算公式,将前面计算所得各数据代入得
五、改进及优化对策由定性分析得最小割集,定量分析得结构重要度:B1=B2D1C1由此可知C1(平时成绩)__最为关键,只要C1__能不发生,就能完全杜绝顶__(达良故障)的发生在思想上应该要重视上课到课率,至少保证不要旷课,通过课堂表现来提高自己的平时成绩由概率重要度分析得各基本__的重要度顺序依次为D1(
0.4414)B2(
0.4401)C1(
0.3724)B1(
0.0859),D1(期末成绩)最为关键,我觉得应该在思想上重视课程__和考试环节在平时上课时,就要认真听课,课堂上及时掌握老师所讲的知识,课后还可以稍微进行一点巩固练习,而不要等到考试了突袭看书,那样的复习效果明显不好,导致期末成绩不达良其次是B1,期末不达良,突出了期末成绩的重要性,最后是C1,即平时成绩不达良由关键重要度分析的各基本__的重要度顺序依次为D11B2(
0.5752)C1(
0.2920)B1
(0),说明为了提高理论成绩的达良率,首先要采取措施来降低D1__的发生率,其次才是加强降低C1(平时成绩不达良)__的发生率,最后是实施降低B1__的发生率的工作
六、总结个人心得和体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程随着科学技术的发展,我们可靠性工程在现在社会中已经越来越得到重视了在做课程设计中,碰到了很多的问题,比如画故障树树的时候,要在一个软件里面去画刚开始画的时候,老是画不好,或是画好了还觉得不太好看,都要一下一下的改,等到重复很多次后才能画出我们满意的效果;在计算底__结构重要度时,因为平时没有好好听课,对这个知识没掌握,就不知道该怎么做,然后只有回过头看课件,看懂了再进行计算,这就让我明白了在平时理论知识的学习对我们是非常重要的如果对理论知识没有掌握牢靠,在我们平时要分析问题就就会无从下手,更别说运用自如了通过这个课程设计,可以学到很多很多的的东西不仅可以巩固了课堂上所学过的知识,而且还学到了很多在书本上所没有学到过的知识通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和__思考的能力在做设计的过程中遇到了很多问题,遇到不会的还要不断的查询资料,了解理论知识的同时,还要想怎么把理论知识运用到实际中去在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,通过这次课程设计之后,一定要把以前所学过的知识再巩固加深,从而真正的掌握那些知识参考文献
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[5]何国伟.可靠性工程[M].北京中国标准出版社,2008
[6]郭永基.可靠性工程原理.北京清华大学出版社,2002附件自己成绩表课程设计答辩评语成绩答辩组长签名年月日附答辩小组成员__姓名职称工作单位备注。