Билет №12

1. Источники и причины возникновения отказов. Энергетическая концепция

Постепенный отказ возникает в результате постепенного протекания того или иного процесса повреждения, монотонно ухудшающего выходные параметры объекта. Основным признаком постепенного отказа является монотонно возрастающая интенсивность отказов от наработки объекта.

К постепенным отказам относятся отказы, вызываемые процессами изнашивания, коррозии, усталости и ползучести материалов.

Внезапный отказ возникает в результате сочетания неблагоприятных факторов и случайных внешних воздействий, превышающих возможности объекта к их восприятию. Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением выходного параметра объекта. Основным признаком внезапного отказа является независимость интенсивности отказов от наработки объекта, т. е. вероятность отказа на малом интервале наработки объекта, следующем за рассматриваемым моментом t, зависит только от длины этого интервала, но не зависит от предыдущей наработки объекта, т.е. не связана с постепенным накоплением повреждений. Для моделирования внезапных отказов используют экспоненциальный закон распределения.

Отказ, который включает особенности двух предыдущих, называется сложным отказом.

К полным отказам относят отказы, после которых использование объекта по назначению невозможно (для восстанавливаемых объектов - невозможно до проведения восстановления).

Частичные отказы - отказы, после возникновения которых объект может быть использован по назначению, но с меньшей эффективностью или когда вне допустимых пределов находятся значения не всех, а одного или нескольких выходных параметров.

Независимый отказ - отказ, не обусловленный другими отказами или повреждениями объекта.

Зависимый отказ - отказ, обусловленный другими отказами или повреждениями объекта, в том числе и другого объекта.

Устойчивые отказы - отказы, которые можно устранить только путем восстановления (ремонта).

Отказы, устраняемые без операций восстановления путём регулирования или саморегулирования, относятся к самоустраняющимся.

Сбой - самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора.

Перемежающийся отказ - многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера.

Явный отказ - отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению.

Скрытый отказ - отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики.

Большинство параметрических (см. раздел 1.2) отказов относятся к категории скрытых.

Конструкционный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования.

Производственный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии.

Эксплуатационный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации.

Деградационный отказ - отказ, обусловленный естественным процессом старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

Искусственные отказы вызываются преднамеренно, например, в исследовательских целях, с целью прекращения функционирования и т.п.

Отказы, происходящие без преднамеренной организации их наступления в результате направленных действий человека (или автоматических устройств), относят к категории естественных отказов.

Выработка ресурса объектов и возникновение отказов связаны, главным образом, с накоплением необратимых изменений в их узлах и деталях, сопровождаемых ухудшением их рабочих свойств. Эти изменения обусловлены процессами, происходящими как на микро, так и на макро уровнях. Основная цель физической теории отказов как раз и заключается в том, чтобы установить роль и влияние различных процессов на служебные (выходные) характеристики и, следовательно, на надёжность объекта.

В теории надёжности принята «энергетическая концепция» воздействий. Суть её заключается в том, что происходящие в процессе эксплуатации изменения состояния, свойств и характеристик элементов технического устройства и последующая потеря им работоспособности обусловлены энергетическими воздействиями, природа и источники которых различны.

Механическая энергия – наиболее распространённый вид энергии, передаваемый всем звеньям и элементам устройства в виде статических и динамических нагрузок. Эти нагрузки вызывают повышенный износ в кинематических цепях, узлах трения, приводят к деформированию, перекосам и заклиниванию деталей. В большинстве случаев именно механические воздействия приводят к износу и усталостным повреждениям.

Тепловая энергия, передаваемая элементам устройства от внешних источников тепла или путём внутреннего разогрева вследствие поглощения каких-либо излучений, приводит к повышению температуры, в результате чего могут, например, смещаться настройки прибора, изменяться его характеристики, возникать сбои в его микроэлектронных элементах, а также ухудшаться работа механических элементов (толкатели, направляющие, штоки, плунжеры и др.).

Под воздействием химической энергии обычно подразумевают результат химических взаимодействий, приводящих к коррозии элементов прибора. Причина этих воздействий – агрессивная окружающая среда. Коррозия может приводить к повреждениям механических, электротехнических и электронных элементов устройства. К источнику химической энергии относят энергию электронов атомных оболочек, освобождаемую в химических реакциях.

Электромагнитная энергия в виде электромагнитных излучений вызывает сбои в элементах электроники и, в виде помехи, влияет на характеристики прибора (измерительного преобразователя).

Энергия ионизирующих излучений поглощается в элементах устройств, работающих в условиях повышенного радиационного воздействия. Взаимодействие этих излучений с веществом зависит от вида излучения: нейтронное, рентгеновское, жёсткое гамма-излучение, высокоэнергетические ионы тяжёлых элементов, электроны и бета-частицы, и может привести к самым разным последствиям: разогрев, ионизация, повреждения структуры, например, полупроводника, изменение электрических и механических свойств, изменение элементного состава и др.

О биоэнергетических воздействиях, по - видимому тоже не следует забывать, поскольку даже обычный контакт может привести в выходу из строя элемента микроэлектроники (например, вследствие обмена электростатическими зарядами), не говоря уже о неквалифицированных действиях оператора.