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最近几位研究生都在研究或者上可靠度的课程,我想,学习一门课程最好先了解该课程的历史。
我想说的是:可靠性并非没用和悬在空中,让我们看可靠性工程学的历史。
工程领域内的进展一般最开始都来自于军事。
可靠性工程学最早要从第二次世界大战开始讲起。
第二次世界大战欧洲战区
德国V1飞弹失灵事件
1944年,德国纳粹陷入绝境,把扭转败局的希望寄托在刚研制的V1飞弹,结果未曾想大部分飞弹失效,有的直接落在英吉利海峡,有的飞弹竟然在希特勒的防空指挥部爆炸,围绕V1飞弹失灵事件展开的一系列研究,孕育了一门新的学科-可靠性工程学。
可靠,不可靠原来认为是一个主观模糊的概念,但当时统计学和概率论已有相当的发展,当时研究飞弹的科研人员决定引入数学工具来探讨该问题。
他们认为飞弹不失灵的概率是各部分不失灵的概率的乘积。如果想轰炸某一目标,同时发射的导弹的数目应该大于这一概率乘积的倒数。
研究人员吧失灵的原因分成几个部分,动力部分、导航部分、引爆部分等。
由于战争的原因,战后德国研究人员基于这些研究创立了可靠性的基础理论。
第二次世界大战太平洋战区
美军军用电子器失效事件
当年美日激战正酣,美军急需大量的军用电子器。美国军用设备的军用电子器运到南太平洋岛屿的基地竟然有60%失效,送到舰船和前线时,又有50%失效。
为了解决该问题,美国1943年开始研究,进行了大量实验,发现了电子元件失效的普遍规律。这个规律可以用一条曲线表示,其形状和西式浴盆很像,就是当时赫赫有名的浴盆曲线。这一曲线和人类死亡率曲线极为相似。该曲线得到一系列有意义的结论。
基于该研究成果,美军制造高温高湿、振动、冲击、过荷等一系列恶劣条件,加速缺陷元件失效,尽量使优质元件装入机器。
朝鲜战争以后,可靠性进入了量化研究阶段。
1957年,美国正式公布了《军用电子器件的可靠性试验规范》,奠定了可靠性试验的技术基础。
(美国国防部电子设备可靠性咨询小组AGREE)
接着基于可靠性研究成果,宇宙飞船、人造卫星、核潜艇获得高可靠性,在进行了苛刻的环境试验,制造成功。
可见:理论和实践是不可分割的,而且是互相推动的。不能光讲理论而不基于试验,也不能乱做试验而没有理论支撑。实践试验和理论就像太极中的阴阳,在一起不断交流融合旋转,学科才会呈现出生命力。
在经济中的应用
二十世纪70年代,发达国家经济衰退,从而改变了高速度、高消耗、高浪费的三高经济,代之以节约资源和充分利用现有设备的低速经济发展策略。
可靠性的任务从追求可靠性单一目标(经济增长)变为:
追求(1)最小投资(2)最低维护费用(3)最节能(4)最合理使用人员。。。的多目标规划。
从这个角度看,目前中国经济的转型期大概落后发达国家40年。
土木的可靠度理论未来的路其实就在可靠性的历史中,只是很少人去研究研究历史的进程。
可靠性学习中值得注意的问题:
系统,构件的可靠性不是孤立存在的。
离开了系统工程学、安全工程学、质量管理、生产组织技术、运筹学、价值工程学、工程心理学、环境工程学、电子计算机技术;离开了概率论、统计学、物理学、土木机械等具体科学技术来探讨可靠性是不可能的,它是一门综合技术。
科学之间其实也具有密切的相关性,很多人在研究结构抗震,其实关于结构抗震的全新的理念对军事也会有突出的作用。
比如冗余理论。
提高结构可靠性主要采用两种方法,安全系数法和冗余法。
思考的问题1
目前的土木工程,广泛地采用安全系数法。这个很容易实现。
但用该方法对于现代工程产生的问题一直未引起足够的重视。
究竟是什么问题呢?
思考的问题2
冗余一般分为后备冗余和并行冗余。
这两种冗余在土木和机械工程中各适用于什么情况?各有什么优缺点呢?
这两种冗余系统的可靠性又如何计算呢?
思考的问题3
用电路的方法来分析土木工程系统问题会存在什么问题?
。。。。。。
当我们静心思考,发现一个个矛盾和问题的时候,创新就可能出现了。
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