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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

4.2FMEA143

4.2.1FMEA方法143

4.2.2FMEA实例151

4.2.3电子系统的FMEA159

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6-1289

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…45460

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