1.2 Классификация отказов и предельное состояние объекта

В ГОСТ 27.002-89 приводятся определения восьми видов отказов: независимый, зависимый, внезапный, постепенный, перемежающийся, конструкционный, производственный и эксплуатационный отказы. Употребляются и другие термины для видов отказов, которые принято классифицировать по различным признакам.

Таблица 1.1 - Признаки классификации отказов

Отказы	Признаки классификации
Зависимый, независимый	Зависимость от отказа других объектов
Полный, частичный	Возможность последующего использования объекта
Явный (очевидный); неявный (скрытый)	Наличие внешних проявлений отказа
Устраняемый, не устраняемый	Возможность устранения отказа
Внезапный, постепенный	Характер изменения основного параметра объекта
Конструкционный, производственный, эксплуатационный.	Причина возникновения отказа (по этапам «жизни» объекта)

Независимый отказ – это отказ объекта, не обусловленный отказом другого объекта. Зависимый отказ – это отказ объекта , обусловленный отказом другого объекта. При полном отказе объект прекращает выполнение всех возложенных на него функций, а при частичном – некоторые функции объекта ещё выполняются. Перемежающийся отказ (сбой) – это многократно возникающий самоустраняющийся отказ объекта одного и того же характера. Внезапный отказ – это отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одной или нескольких заданных переменных объекта. Постепенный отказ характеризуется медленным изменением значений переменных объекта.

Причинами отказов объектов являются физические процессы, события и состояния, обусловившие возникновение отказа. В зависимости от причины возникновения выделяют следующие виды отказов:

- конструкционные, появившиеся в результате несовершенства и нарушения, установленных правил и норм конструирования объекта;

- производственные, возникшие в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления, монтажа, наладки и ремонта объекта;

- эксплуатационные, возникшие в результате нарушения установленных правил и условий эксплуатации объектов.

При анализе надёжности объекта очень важно чётко сформулировать критерий отказа. Неполнота информации об объекте и процессах, протекающих в нём и окружающей среде, приводит к вероятностному характеру отказов.

1.3 Единичные и комплексные показатели надёжности

Показатель надёжности – это количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надёжность объекта. Если показатель надёжности характеризует одно из свойств надёжности, то он называется единичным, если же несколько свойств – комплексным показателем надёжности. Единичные показатели надёжности приведены ниже в таблице.

Таблица 1.2 - Свойства и единичные показатели надёжности

Свойство надёжности	Единичный показатель надёжности
Безотказность	Вероятность безотказной работы Средняя наработка до отказа Гамма-процентная наработка до отказа Средняя наработка на отказ Интенсивность отказа Параметр потока отказов
Долговечность	Средний ресурс Гамма-процентный ресурс Назначенный ресурс Средний срок службы Гамма-процентный срок службы Назначенный срок службы
Ремонтопригодность	Вероятность восстановления в заданное время Среднее время восстановления Интенсивность восстановления
Сохраняемость	Средний срок сохраняемости Гамма-процентный срок сохраняемости

Вероятность безотказной работы (ВБР). Под вероятностью безотказной работы объекта понимается вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет. ВБР является основной количественной характеристикой безотказности объекта на заданном временном интервале:

(1.1)

где t - время, за которое необходимо определить ВБР. Т – дискретная или непрерывная, неотрицательная, случайная величина.

Свойства вероятности безотказной работы:

1) 2) 3) (1.2)

Статистически ВБР определяется как

(1.3)

- число объектов в начале испытаний; - число отказавших объектов в интервале времени ; - время, для которого определяется ВБР; - число объектов, исправно работающих на интервале

Вероятность того, что отказ объекта произойдёт за время, не превышающее заданное значение t , т.е. что Т  t , как вероятность события, противоположно тому, при котором t Т, равна

(1.4)

Если - дифференцируемая функция, то плотность распределения случайной величины Т - времени исправной работы – равна

так как (1.5)

Рисунок 1.2 - Изменение вероятности безотказной работы и вероятности отказа во времени

Статистически вероятность отказа равна

а плотность распределения случайной величины Т:

(1.6)

число отказов на интервале .

Очевидно, что (1.7)

Средняя наработка до отказа. Это момент первого порядка (математическое ожидание) наработки до первого отказа обозначают Т_ср. и называют средней наработкой до отказа или средним временем безотказной работы

(1.8)

Статистически средняя наработка до отказа однотипных объектов рассчитывается следующим образом: где время исправной работы го объекта.

Гамма-процентная наработка до отказа _%- это наработка, в течение которой отказ объекта не возникнет с вероятностью , выраженной в %.

(1.9)

При =100 % гамма-процентная наработка называется установленной безотказной наработкой, при =50 % - медианной наработкой.