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姓名 石逸群(Yi-Xiung Shen)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 累積失效與可靠度關係之探討
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摘要(中) 而在研究可靠度問題時,可將可靠度問題分為二類:1.可靠度在設計規格方面的問題2.可靠度在壽命方面的問題。所謂在設計規格方面的可靠度問題,為考慮系統某部分之設計參數為隨機變數,造成可靠度之行為產生變化,如產品設計參數及製程設計參數等,其規格影響可靠度之退化行為。而在可靠度的壽命問題上,則可由供需觀點,根據應力(需求)-強度(供給)的改變,而造成可靠度行為變化,如系統強度隨著應力的作用時間增長而減弱,而使可靠度退化。傳統上在分析上述二類可靠度問題時,可以常態分佈、韋伯分佈或其他分佈形式描述。本文則以累積失效模式分析此二類可靠度問題,即以累積的觀點建立之可靠度模式描述可靠度退化,並分析累積失效模式與韋伯模式之異同。
在可靠度的分析中,韋伯模式現已為各界廣泛的應用,但以可靠度做為失效率函數之獨立變數,建立可靠度之失效模式乃屬少數,由於本研究室所發展出之累積失效模式在描述系統可靠度退化時,其失效率函數之累積效應有明顯之優點,故本文將闡述累積失效模式與韋伯模式之異同,冀望假以時日,此累積失效模式能廣泛被應用於學術及工程各界。
關鍵字(中) ★ 累積失效模式
★ 韋伯模式
★ 初始可靠度
關鍵字(英)
論文目次 目錄
摘要………………………………………………………………..………………………I
目錄………………………………………………………………………..……………...II
表目錄…………………………………………………………………………………IV
圖目錄…………………………………………………………………………………VI
符號說明………………………………………………………………………………VIII
第一章 緒論…… ………………………………………………………………………..1
1.1研究動機與背景………………………………………………………………………1
1.2文獻回顧………………………………………………………………………………2
1.3研究範圍………………………………………………………………………………2
第二章 可靠度計算方法及失效率理論…………………………………………………4
2.1可靠度計算方法………………………………………………………………………4
2.1.1應力-強度干擾理論……………………………………………………………4
2.1.2二次矩法……………………………………………………………………….7
2.1.3蒙地卡羅法…………………………………………………………………….8
2.2失效率理論……………………………………………………………………………8
第三章 可靠度壽命問題之探討………………………………………………………13
3.1浴缸型失效模式之討論……………………………………………………………13
3.2可靠度退化模式………………………………………………………………….….14
3.2.1韋伯可靠度退化模式……………………………………………………...…14
3.2.2韋伯模式的應用……………………………………………………………...15
3.2.3累積失效模式………………………………………………………………17
3.2.4累積失效模式在壽命問題上之應用範例…………………………………...19
3.3可靠度曲線之正規化………………………………………………………………..20
3.3.1累積失效模式之正規化……………………………………………………20
3.3.2韋伯模式之正規化…………………………………………………...………20
3.4以累積失效模式嵌合韋伯模式……………………………………………………21
第四章 與設計規格有關之初始可靠度問題…………………………………………..45
4.1實例驗證……………………………………………………………………….…….45
4.1.1範例一…...……………………………………………………………………45
4.1.2範例二…….……………………………………………………………..……47
4.1.3範例三…...……………………………………………………………...…….49
第五章 結論與建議……………………………………………………………………..61
參考文獻……………………………………………………………….. ………….……63
附錄………………………………………………………………………………………66
表目錄
表3.1 平均壽命預估公式參數表………………………………………………………26
表3.2 平均壽命預估公式誤差值(e=1e-12)……………………………………………27
表3.2(續) 平均壽命預估公式誤差值(e=1e-12)………………………………………28
表3.3 平均壽命預估公式誤差值(e=1e-10)……………………………………………29
表3.3(續) 平均壽命預估公式誤差值(e=1e-10)……………………………………….30
表3.4 平均壽命預估公式誤差值(e=1e-8)……………………………………………..31
表3.4(續) 平均壽命預估公式誤差值(e=1e-8)………………………………………..32
表3.5 一組汽車受腐蝕因素所造成失效的原始數據[4]…………………………….33
表3.6 一組汽車受腐蝕因素所造成失效經過計算後之可靠度與失效率[4]……….33
表3.7 固定c/e=1000,n=1時,不同狀況下之參數值與其平均壽命…………………33
表3.8 固定m值時,不同的尺度參數與其平均壽命…………………………………33
表3.9 對應正規化後韋伯曲線之累積失效模式參數(e值固定1e-8)………………34
表3.10 對應正規化後韋伯曲線之累積失效模式參數(e值固定1e-5)………………35
表4.1 平面二軸彈性試片在不同表面狀況下的強度特性[15]………………………52
表4.2 平面二軸彈性試片試驗數據(STS)[15]…………………………………………52
表4.3 圓柱中心彈性試片試驗數據(STS)[15]…………………………………………52
表4.4 圓柱中心彈性試片經第二次等向性蝕刻後之試驗數據………………………53
表4.5 圓柱中心彈性試片試驗結果[15]………………………………………………53
表4.6 文獻[15]之Weibull參數與其對應之累積失效模式參數……………………54
表4.7 在不同製程下,累積失效模式嵌合參數值……………………………………54
表4.8 文獻[16]中各隨機變數之平均值………………………………………………54
表4.9 因煞車失效,在不同路況影響下累積失效模式嵌合參數值…………………54
表4.10 因滑動失效,在不同迴轉半徑下累積失效模式嵌合參數值…………………55
表4.11 因傾覆失效,在不同迴轉半徑下累積失效模式嵌合參數值…………………55
表4.12 在不同隨機參數公差下由數值模擬計算之可靠度數據[17]………………55
表4.13 在不同隨機參數公差下累積失效模式嵌合參數值…………………………56
圖目錄
圖2.1應力-強度干擾示意圖一………………………………………………………10
圖2.2應力-強度干擾示意圖二………………………………………………………10
圖2.3應力-強度干擾示意圖三………………………………………………………11
圖2.4應力-強度干擾示意圖四………………………………………………………11
圖2.5簡化變數域中失效區域與可靠度指標示意圖………………………………12
圖3.1區分成三個時期之浴缸型曲線…………………………………………………36
圖3.2區分成二個過程之浴缸型曲線…………………………………………………..36
圖3.3(a)汽車底部腐蝕範例之可靠度行為[4]………………………..………………37
圖3.3(b)汽車底部腐蝕範例之失效率行為[4]………………………..………………37
圖3.4不同參數下之累積失效模式可靠度曲線………………………………………38
圖3.5不同參數下之累積失效模式經正規化後可靠度曲線…………………………38
圖3.6不同尺度參數下之韋伯模式可靠度曲線………………………………………39
圖3.7不同尺度參數下之韋伯模式經正規化後可靠度曲線…………………………39
圖3.8(a)兩模式之可靠度曲線性質比較………………………………………………..40
圖3.8(b)兩模式之失效率函數曲線性質比較………………………………………….40
圖3.9不同形狀參數下之韋伯模式經正規化可靠度曲線……………………………41
圖3.10不同e值下嵌合m=10之韋伯模式可靠度曲線所得之累積失效模式可靠度曲線…………………………………………………………………………………………41
圖3.11不同e值下嵌合韋伯模式可靠度曲線所得之累積失效模式可靠度曲線…….42
圖3.12 AE模式與累積失效模式對應韋伯模式正規化後可靠度曲線(m=2)之嵌合情形…………………………………………………………………………………………42
圖3.13 AE模式與累積失效模式對應韋伯模式正規化後可靠度曲線(m=5)之嵌合情形…………………………………………………………………………………………43
圖3.14 AE模式與累積失效模式對應韋伯模式正規化後可靠度曲線(m=8)之嵌合情形…………………………………………………………………………………………43
圖3.15韋伯可靠度模式較難描述之可靠度行為………………………………………44
圖4.1 STS DRIE Silicon試片之可靠度退化行為……………………………………57
圖4.2 STS RHFS試片之可靠度退化行為……………………………………………57
圖4.3 RHFS+wet etch試片之可靠度退化行為………………………………………58
圖4.4 RHFS+dry etch試片之可靠度退化行為………………………………………58
圖4.5因煞車失效,在不同路況影響下之可靠度行為…………………………………59
圖4.6因滑動失效,在不同迴轉半徑下之可靠度行為…………………………………59
圖4.7因傾覆失效,在不同迴轉半徑下之可靠度行為…………………………………60
圖4.8範例三在不同公差下之可靠度行為……………………………………………60
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[20] K.S.Wang, S.T.Chang and Y. C. Shen, “Dynamic Reliability Models for Fatigue Crack Growth Problem”, Journal of Engineering Fracture Mechanics, Vol.54, No.4, pp.543-556, 1996.
[21] 王國雄,許芳勳,張豪麟,”系統損傷累積與可靠度關係的探討”,已接受於中華民國力學學會期刊,2000年6月。
指導教授 王國雄(Kuo-Shong Wang) 審核日期 2000-7-16
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