Профессиональное решение
для специалистов строительной отрасли

     
ГОСТ Р 27.004-2009

Группа Т59


НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Надежность в технике

МОДЕЛИ ОТКАЗОВ

Dependability in technics. Failure mechanism models



ОКС 21.020

Дата введения 2010-09-01

     
Предисловие


Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении" (ФГУП "ВНИИНМАШ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 119 "Надежность в технике"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 1244-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

     1 Область применения


Настоящий стандарт распространяется на изделия любых видов техники, для которых предусматривают и решают задачи прогнозирования безотказности и обработки статистических данных об отказах на различных стадиях их жизненного цикла.

Настоящий стандарт устанавливает модели отказов невосстанавливаемых и восстанавливаемых изделий с простым техническим обслуживанием и ремонтом, проводимыми на месте эксплуатации данных изделий.

Стандарт не распространяется на сложные восстанавливаемые изделия, безотказность которых существенно связана с количеством и чередованием режимов функционирования, наличием и способами резервирования составных частей, разнообразием способов их технического обслуживания и ремонта.

     2 Нормативные ссылки


В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ 27.002-89* Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения

______________

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р 27.002-2009, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочного стандарта в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины, определения и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 27.002, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 вероятность отказа: Вероятность возникновения отказа изделия в пределах заданной наработки.

Примечания

1 Вероятность отказа является дополнением до единицы вероятности безотказной работы.

2 Значение вероятности отказа равно отношению числа отказов испытанных изделий к числу их испытаний.

3.1.2 модель: Формализованное описание сущности любой природы (явления, процесса, предмета), определенное в степени, обеспечивающей единообразное понимание специалистами.

3.1.3 модель отказов: Модель, определяющая механизм развития процессов, приводящих к отказу изделия.

3.1.4 деградационное изменение: Отдельно рассматриваемое необратимое изменение структуры изделия, ухудшающее его свойства, изменяющее параметры и характеристики.

3.1.5 деградация: Совокупность деградационных изменений изделия.

3.1.6 процесс деградации: Развитие деградации структуры изделия в течение времени.

3.1.7 источник процесса деградации; ИПД: Материальный носитель в структуре изделия, на котором (в связи с которым) возникает и развивается конкретное деградационное изменение изделия.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

- число ИПД технологического процесса;

- вероятность попадания ИПД -го вида в изделие;

- среднее число ИПД, попадающих в изделие в процессе его изготовления;

- наработка изделия;

- максимальная наработка изделий, которую рассматривают (учитывают) в модели отказов;

- функция распределения наработки до отказа или ее аппроксимация;

- функция распределения наработки до отказа из-за развития деградационного изменения -го вида;

- средняя наработка до отказа из-за развития деградационного изменения -го вида;

- функция распределения наработки до отказа из-за идеального старения;

- смесь распределений ;

- ступенчатая аппроксимация функции ;

- гладкая (сглаженная) аппроксимация функции .

     

     4 Основные положения

4.1 Для описания случайного характера возникновения отказов в процессе эксплуатации изделий применяют вероятностно-статистические методы. Наиболее распространенными являются модели отказов, основанные на распределении соответствующих случайных величин - наработок до отказа невосстанавливаемых изделий и наработок между отказами восстанавливаемых изделий.

4.2 Для описания отказов изделия могут быть предложены разные модели, предназначенные для решения различных задач надежности и по-разному учитывающие комплекс факторов, присущих характеру отказов (для периода приработки, периода эксплуатации, долговечности и др.).

4.3 Общими требованиями к моделям отказов являются адекватность, универсальность и удобность.

В соответствии с этими требованиями модель должна:

- учитывать значимые факторы, обоснованно пренебрегать второстепенными и использовать инженерно убедительные допущения и предположения;

- охватывать как можно большее число частных случаев и быть применимой в различных ситуациях;

- быть понятной специалистам с ординарной подготовкой и приемлемой для практического применения.

4.4 Основными видами распределения наработок изделий до отказа являются:

- экспоненциальное;

- Вейбулла;

- гамма;

- логарифмически-нормальное;

- нормальное.

Примечание - Кроме перечисленных видов распределений, при решении отдельных задач применяют также специальные виды, число которых составляет несколько десятков.


Экспоненциальное распределение наработок между отказами является асимптотическим при суперпозиции (объединении) потоков отказов и при случайном разрежении потока отказов. Это распределение применяют, в основном, в области радиоэлектроники и электротехники.

Распределение Вейбулла представляет собой один из трех асимптотических видов распределений экстремальных значений - минимальной порядковой статистики. Это используют для обоснования его в качестве модели отказов (модель наислабейшего звена).

Гамма-распределение представляет собой свертку экспоненциальных распределений, и его применяют в качестве модели отказов изделий с резервом.

Нормальное распределение применяют в том случае, когда наработка до отказа изделия может быть представлена в виде суммы достаточно большого числа одинаково распределенных слагаемых. Его применение неудобно из-за области отрицательных значений наработок.

Логарифмически-нормальное распределение применяют в том случае, когда развитие процесса, приводящего к отказу, можно представить в виде произведения последовательных независимых случайных величин (например, рост трещины).

     5 Общий вид функции распределения наработок до отказа изделий на неограниченном и ограниченном интервалах

5.1 Функцию распределения наработок до отказа изделий на неограниченном интервале (0, ) определяют по формуле

,                                                     (1)


где - интенсивность отказов; .

Примечание - Формулу (1) иногда называют основным уравнением надежности.

5.2 На практике функцию распределения наработок до отказа рассматривают на ограниченном интервале (0, ) и пренебрегают ее правым "хвостом" на интервале (, ). При этом интеграл в степени экспоненты в формуле (1) равен некоторому положительному числу

,                                                        (2)


и формула (1) примет вид

,                                                 (3)


где .

Интеграл в формуле (3) увеличивается с увеличением и при он равен единице. Этот интеграл представляет собой функцию распределения некоторой случайной величины , определенной на интервале (0, ), a - плотность ее распределения.