機械可靠性的分析方法

① 機械可靠性設計是指什麼

機械可靠性設計（Reliability Design）是一種很重要的現代化設計方法。從20世紀50年代起，國外就興起了可靠性技術的研究。第二次世界大戰期間，美國的通信設備、航空設備、水聲設備有相當數量因發生失效而不能使用。因此，美國便開始研究電子元件和系統的可靠性問題。1957年，美國發表了《軍用電子設備可靠性》的重要報告，被公認為是可靠性的奠基文獻。20世紀六七十年代，隨著航空航天事業的發展，可靠性問題的研究取得了長足的進展，引起了國際社會的普遍重視。許多國家相繼成立了可靠性研究機構，對可靠性理論展開了廣泛的研究。

1990年，我國機械電子工業部印發的《加強機電產品設計工作的規定》中明確指出：可靠性、適應性、經濟性三性統籌作為我國機電產品設計的原則，在新產品鑒定時，必須要有可靠性設計資料和實驗報告，否則不能通過鑒定。現今，可靠性的觀點和方法已經成為質量保證、安全性保證、產品責任預防等不可缺少的依據和手段，也是我國工程技術人員掌握現代設計方法所必須掌握的重要內容之一。

可靠性是指產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的能力。這里的產品可以泛指任何系統、設備和元器件。產品可靠性定義的要素是三個規定：「規定條件」、「規定時間」、「規定功能」。

（1）「規定條件」。

「規定條件」包括使用時的環境條件和工作條件，如溫度、濕度、振動、沖擊、輻射等環境條件，使用時的應力條件，維護方法，儲存時的儲存條件，使用時對操作人員的技術等級要求等。在不同的規定條件下產品的可靠性是不同的。例如，同一型號的汽車在高速公路和在崎嶇山路上行駛，其可靠性的表現就大不一樣。要談論產品的可靠性必須指明規定的條件是什麼。

（2）「規定時間」。

「規定時間」是指產品規定了的任務時間。隨著產品任務時間的增加，產品出現故障的概率將增加，而產品的可靠性將是下降的。因此，談論產品的可靠性離不開規定的任務時間。不同類型的產品對應的時間單位可能不同。例如，火箭發射裝置，其可靠性對應的時間以秒計；海底通信電纜則以年計。此外，時間單位不僅可以是年、月、日、時、分、秒，也可以是工作次數（如繼電器）、循環次數（如發動機）、行駛里程（如車輛）等。要確定產品規定的環境條件和規定的任務時間，必須對產品的任務和壽命進行分析研究。

（3）「規定功能」。

「規定功能」是指產品規定了的必須具備的功能及其技術指標。要求產品功能的多少和技術指標的高低，直接影響到產品可靠性指標的高低。例如，電風扇的主要功能有轉葉、搖頭、定時，規定功能是三者都要，還是僅需要轉葉，所得出的可靠性指標是大不一樣的。因此，在分析評價產品的可靠性時，必須首先明確要求產品完成的規定功能是什麼，只有規定了清晰的功能及性能界限，才能給出明確的產品故障判據，如圖4-23所示。

圖4-23機電產品典型的失效曲線機械可靠性設計是將概率論、數理統計、失效物理和機械學相互結合而形成的一種設計方法。其主要特點是將傳統設計方法中視為單值而實際上具有多值性的設計變數（如載荷、應力、強度、壽命等），看成某種分布規律的隨機變數，用概率統計方法設計出符合機械產品可靠性指標要求的零部件和整機的主要參數及結構尺寸。機械強度可靠性設計過程如圖4-24所示。

圖4-24機械強度可靠性設計過程機械可靠性設計的主要內容有：

①從已知的目標可靠度出發，設計零、部件和整機的有關參數及結構尺寸，這是可靠性設計最基本的內容。

②可靠性預測，根據零、部件和整機（或系統）目前的狀況及失效數據，預測其實際可能達到的可靠度，預報它們在規定的條件下和在規定的時間內完成規定功能的概率。

③可靠性分配，即根據確定的機器（或系統）的可靠度，分配其組成零部件或子系統的可靠度。這對復雜產品和大型系統來說尤為重要。

可靠性是一個涉及面很廣的學科，已逐漸形成了一些獨立分支，如可靠性工程（包括可靠性分析、可靠性設計及可靠性實驗等）、可靠性數學（以概率論和數理統計為基礎發展起來的一門數學分支，研究可靠性的定量規律）、可靠性物理（也稱失效機理，研究零、部件的失效物理原因、物理模型，並提出改進措施）和可靠性管理等。可靠性研究正處於方興未艾的發展時期，它起源於電子工業，已滲透到機械工程及其他各學科領域，並逐漸滲透到社會科學領域，如人的可靠性、工作可靠性等。

② 可靠性設計方法有哪些

（1）可靠性建模是進行可靠性分配/預計的基礎，因此必須盡早開展，並隨著產品的研製進展不斷細化迭代。

（2）應該先建立產品的可靠性框圖，然後據此建立相應的數學模型。

（3）在建立基本可靠性模型時，要包括產品的所有組成單元。當單元工作在多個環境條件下，應該採用可靠性最差的數據進行分析。

（4）不同的任務剖面應該分別建立各自的任務可靠性模型，模型中應該包括在該任務剖面中工作的所有單元。

（5）任務可靠性框圖應該與系統的任務故障判據一致。

（6）當提高單元的可靠性所花的費用高於使用冗餘模型的費用時，則應採用冗餘模型。

（7）對於簡單並聯模型，n=2時，可靠度的提高最顯著；當冗餘單元超過一定數量時，可靠性提高的速度大為減慢，因此需要進行權衡。

（8）當採用冗餘時，在產品層次較低的地方採用冗餘的效果比層次較高的地方好。例如，在元件級採用冗餘比部件級好。但工程上有時不允許進行級別低的冗餘，工程上常用的是部件級及設備的冗餘。

（9）採用並聯模型可以提高產品的任務可靠性，但也會降低產品的基本可靠性，同時增加產品的重量、體積、復雜度、費用及設計時間。因此，必須進行綜合權衡。

③ 可靠性試驗包括哪些

電子產品可靠性試驗的方法及分類

一、如以環境條件來劃分，可分為包括各種應力條件下的模擬試驗和現場試驗；

二、以試驗項目劃分，可分為環境試驗、壽命試驗、加速試驗和各種特殊試驗；

三、若按試驗目的來劃分，則可分為篩選試驗、鑒定試驗和驗收試驗；

四、若按試驗性質來劃分，也可分為破壞性試驗和非破壞性試驗兩大類。

通常慣用的分類法，是把可靠性試驗歸納為五大類:

A.環境試驗B.壽命試驗C.篩選試驗D.現場使用試驗E.鑒定試驗

一、環境試驗

部分可靠性專著把樣品置於自然或人工模擬的儲存、運輸和工作環境中的試驗統稱為環境試驗，是考核產品在各種環境（振動、沖擊、離心、溫度、熱沖擊、潮熱、鹽霧、低氣壓等）條件下的適應能力，是評價產品可靠性的重要試驗方法之一。一般主要有以下幾種：

1、穩定性烘培，即高溫存儲試驗

試驗目的：考核在不施加電應力的情況下，高溫存儲對產品的影響。有嚴重缺陷的產品處於非平衡態，是一種不穩定態，由非平衡態向平衡態的過渡過程既是誘發有嚴重缺陷產品失效的過程，也是促使產品從非穩定態向穩定態的過渡過程。

這種過渡一般情況下是物理化學變化，其速率遵循阿倫尼烏斯公式，隨溫度成指數增加．高溫應力的目的是為了縮短這種變化的時間．所以該實驗又可以視為一項穩定產品性能的工藝。



試驗條件：一般選定一恆定的溫度應力和保持時間。微電路溫度應力范圍為75℃至400℃，試驗時間為24h以上。試驗前後被試樣品要在標准試驗環境中，既溫度為25土10℃、氣壓為86kPa~100kPa的環境中放置一定時間。多數的情況下，要求試驗後在規定的時間內完成終點測試。

2、溫度循環試驗

試驗目的：考核產品承受一定溫度變化速率的能力及對極端高溫和極端低溫環境的承受能力．是針對產品熱機械性能設置的。當構成產品各部件的材料熱匹配較差，或部件內應力較大時，溫度循環試驗可引發產品由機械結構缺陷劣化產生的失效。如漏氣、內引線斷裂、晶元裂紋等。

④ 航空發動機可靠性研究包括哪些內容

在我們可靠性業內有句俗話，「可靠性是三分管理，七分技術」，所以說可靠性工程是一門實踐的工程學科，博士讀航空航天可靠性工程，發高水平的SCI系列的論文，可是不簡單哦，因為可靠性的理論上不容易做出花來。

可靠性主要分為幾個大的方向，軟體可靠性方面，元器件可靠性方面，機械可靠性方面，環境試驗方面（可靠性試驗的種類很多），綜合保障方面（這個涉及到系統工程，維修性，保障性和測試性等方面）

可靠性在技術方面有一些常見的分析方法：FTA，FMEA，建模預計和分配，潛在電路分析，電路容差分析，可靠性設計准則，降額設計，熱設計，冗餘設計，HALT，HASS等技術方法。

可靠性在管理方麵包括：可靠性的管理工作體系，可靠性評審，可靠性增長，FRACAS和對供應商的管理等。

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⑤ 可靠性分析應用

1.設計方法已經比較成熟,在適用性(主要指樁基的沉降不致影響建築物正常使用)和耐久性的可靠性評估也仍有許多工作要做船舶與海洋、焊接、機械、服役工程、工程等所謂建築結構的可靠性是指結構在規定的時間內在規定的條件下完成預定功能的能力是建築結構安全性、適用性、耐久性的總稱。
2.工程結構的可靠性是指結構在規定時間內,在規定條件下,完成安全性、適用性和耐用性要求。

⑥ 機械零件的可靠性怎樣計算

可靠性定義及評價指標
一、 可靠性定義
二、可靠性尺度（特徵量）
1 可靠度R(t)
2 失效率l(t)
3 平均壽命（平均無故障工作時間）MTBF
4 維修度M(t)
5 有效度 6 可靠壽命三、零件傳統設計法與可靠性設計法的比較

確定應力分布的方法
一 確定所有重要的失效模式，並據此確定適當的失效判據。
 屈服、斷裂、疲勞、變形、失穩、磨損等。
二 分析作出應力單元體——危險點的單元體
三 計算應力單元體上的6個名義分量
 S = f( L,T,G,P,t,m)
四 使用應力修正系數，確定每一應力分量的最大值。

代數法綜合強度分布
一 確定強度判據二 確定名義強度分布
三 強度修正系數：
應力集中系數kf
溫度系數
時間系數
四 綜合成為強度分布
五、呈分布狀態的S-N曲線
六、復合疲勞應力下的強度分布

⑦ 簡述和分析可靠性的定義

可靠性：產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力。可靠性的概率度量叫可靠度[1] 。
壽命是指產品使用的持續期。以「壽命單位」度量。在規定的條件下和在規定的時間內，產品故障的總數與壽命單位總數之比稱為「故障率」。故障率是可靠性基本參數，其倒數為平均故障間隔時間(MTBF)[1] 。
可靠性分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性用於描述產品的設計和製造的可靠性水平，使用可靠性綜合考慮了產品設計、製造、安裝環境、維修策略和修理等因素。從設計的角度出發，把可靠性分為基本可靠性和任務可靠性，前者考慮包括與維修和供應有關的可靠性，用平均故障間隔時間(MTBF)表示；後者僅考慮造成任務失敗的故障影響，用任務可靠度(MR)和致命性故障間隔任務時間(MTBCF)表示。對多數企業主要關心產品的固有可靠性和基本可靠性。對可修產品用平均故障間隔時間表示，對不可修產品用平均失效率表示，對一次性使用產品用平均壽命表示[1] 。
對產品而言，可靠度越高就越好。可靠度高的產品，可以長時間正常工作（這正是所有消費者需要得到的）；從專業術語上來說，就是產品的可靠度越高，產品可以無故障工作的時間就越長。
可靠度分析即求出各系統的運作機率的學問，例如機具的可靠度，將影響整個生產製造的流程規劃及控制。此外，可靠度的討論，也往往離不開系統的可用度(Availability)及維修度(Maintainability)。一般談到可靠度，多是指產品的可靠程度，顧名思義，也就是將產品的好壞特別以可靠度的方法表達出來，這種定義方式對於現今許多高單價及講求售後服務的產品而言，顯得十分重要。
分類
可靠度一般可分成兩個層次，首先是所謂組件可靠度(Reliability of component)。也就是將產品拆解成若干不同的零件或組件，先就這些組件的可靠度進行研究，然後再探討整個系統、整個產品的整體可靠度，也就是系統可靠度(Reliability of system)。組件可靠度分析的方法，其實就是統計分析，至於系統可靠度分析，較為復雜，可採行的方法也較多，
①按重要程度分配可靠度。
②按復雜程度分配可靠度。
③按技術水平、任務情況等的綜合指標分配可靠度。
④按相對故障率分配可靠度。
各部分有了明確的可靠性指標後，根據不同計算準則，進行零件的設計計算。主要的計算方法為：根據載荷和強度的分布計算可靠度或所需尺寸；根據載荷和壽命的分布計算可靠度或安全壽命；求出可靠度與安全系數間的定量關系，沿用常規設計方法計算所需尺寸或驗算安全系數。與可靠性設計有關的載荷、強度、尺寸和壽命等數據都是隨機變數，必須用概率統計方法進行處理。
數學表達式
可靠度函數可用關於時間 t 的函數表示，可表示為
R（t)=P(T>t)
其中，t 為規定的時間，T表示產品的壽命。
由可靠度的定義可知，R(t)描述了產品在（0，t）時間內完好的概率，且R(0)=1，R（+∞)=0。
可靠度工程
可靠度工程是結合管理與工程技術的一種科學，它牽涉到的工程技術主要有三方面：電子(機)工程、機械工程、及材料工程。高精密的科技產品，鮮有不與此三者有關者。惟可靠度本質上是將統計方法應用在各專業領域上的一種品保技術，並將可靠度實際設計進入產品中，方能確保產品品質。
可靠度試驗
測試產品可靠度指標的試驗就是可靠度試驗。可靠度試驗有環境試驗、機械應力試驗、耐氣候測試試驗、功能試驗、EMC及安規試驗等。
可靠性工程的發展
萌芽階段：二次世界大戰期間，德國在研製V1火箭中提出了系統可靠性的基本理論，據此V1火箭的可靠度達到75%。在朝鮮戰爭時期，美國60%的機載電子設備運到遠東後不能使用，50%的電子設備在儲存期間就失效。美國海軍有16、7萬台電子設備，每年需更換100萬個電子元件，其中電子管的更換率比其他元件高5倍。1943年美國成立了「電子管研究委員會，專門研究電子管的可靠性問題。1949年美國無線電工程師學會成立了可靠性技術組——第一個可靠性專業學術組織誕生了[1] 。
可靠性工程創建階段：20世紀50年代美國在朝鮮戰爭中發現，不可靠的電子設備影響戰爭的進行，而且需要大量的維修費用，每年的維修費是設備采購費用的2倍！軍方和製造公司及學術界都捲入了可靠性的研究工作。1950年12月美國成立了「電子設備可靠性專門委員會」，到1952年3月便提出了有深遠影響的建議[1] ：
可靠性工程全面發展階段：20世紀60年代，隨著航空航天工業的迅速發展，可靠性設計和試驗方法被接受和應用於航空電子系統中，可靠性工程得到迅速發展[1] 。主要表現在：
改善可靠性管理，建立了可靠性研究中心，美國於1965年頒發了《系統與設備的可靠性大綱要求》，可靠性工程活動與傳統的設計、研製和生產相結合，獲得了較好的效益。羅姆航空發展中心組建了可靠性分析中心，從事與電子設備有關的電子與機電、機械件及電子系統的可靠性研究，包括可靠性預計、可靠性分配、可靠性試驗、可靠性物理、可靠性數據採集、分析等[1] 。

⑧ 求一個系統的可靠度有哪些方法

可靠度可以通過數學方式計算。可靠度函數可用關於時間 t 的函數表示，可表示為R（t)=P(T>t)。其中，t 為規定的時間，T表示產品的壽命。由可靠度的定義可知，R(t)描述了產品在（0，t）時間內完好的概率，且R(0)=1，R（+∞)=0。

可靠度一般可分成兩個層次，首先是所謂組件可靠度(Reliability of component)。也就是將產品拆解成若干不同的零件或組件，先就這些組件的可靠度進行研究，然後再探討整個系統、整個產品的整體可靠度，也就是系統可靠度(Reliability of system)。

(8)機械可靠性的分析方法擴展閱讀

可靠性的概率度量叫可靠度，壽命是指產品使用的持續期。以「壽命單位」度量。在規定的條件下和在規定的時間內，產品故障的總數與壽命單位總數之比稱為「故障率」。故障率是可靠性基本參數，其倒數為平均故障間隔時間(MTBF)。

可靠性分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性用於描述產品的設計和製造的可靠性水平，使用可靠性綜合考慮了產品設計、製造、安裝環境、維修策略和修理等因素。從設計的角度出發，把可靠性分為基本可靠性和任務可靠性。

⑨ 可靠性設計的分析

通過設計實現產品可靠性指標的方法。產品的可靠性是通過設計、生產和管理而實現的，而首先是產品的設計。它決定著產品的固有可靠性。電子產品可靠性設計技術包括許多內容，主要有可靠性分配、可靠性預測、冗餘技術、漂移設計、故障樹分析和故障模式、效應和致命度分析、元件器件的優選和篩選、應力-強度分析、降負荷使用、熱設計、潛在通路分析、電磁兼容和設計評審等。
可靠性分配
根據用戶對系統或設備提出的可靠性指標，對分系統、整機等組成部分提出相應的可靠性指標，逐級向下，直到元件、器件、工藝、材料等的可靠性指標。可靠性分配是系統或設備的總體部門的一項可靠性設計任務。
對於有L個組成成分的系統,最簡單的情況是這些組成成分的可靠性是互相獨立的。若第i組成分不可靠,則系統就不可靠，系統可靠性為q=q1q2…qL 〔若第i組成分的不可靠性為Pi=1－qi，則系統的不可靠性為P=1-q=1-(1－P1)(1－P2)…(1－PL)≈P1+P2+…+PL〕。這是系統可靠性分配的基本公式。可靠性分配本質上不是數學問題，而是人力、物力的統一調度和運用的工程管理問題。因為不同整機、元件、器件的現實可靠性水平是很不相同的，而把它們的可靠性提高到一定水平所需要的人力、物力和時間往往差別很大，因而不能採取均勻提高的純數學方案。在實際工作中，需進行多個方案的協調、比較後才能決定。
可靠性預測
主要是根據電子元件、器件的故障和產品設計時所用的元件、器件數和使用條件，對產品的可靠性進行估計。最簡單的情況是：產品由k種電子元件、器件組成，第i種元件、器件的壽命為指數分布,故障率為λi，用量為ni。任一元件和器件發生故障都會引起產品故障，故產品的故障率為λ=n1λ1+n2λ2+…+nkλk
這是在設計階段根據元件、器件的故障率對產品故障率提出預測的基本公式。在實際使用時，還要增加一些修正和補充。元件、器件的故障率還會隨環境和其他條件而發生變化。若實驗室條件下的元件、器件的故障率，則在環境A下的故障率為
式中為元件、器件在環境A下的環境因子。在惡劣環境下，環境因子值可能很大。例如，導彈發射環境下的環境因子可能達到20～80。用預測公式測得的λ值還需要乘上一個修正因子(1+α)。對於比較成熟的設計，α可取10%左右；對不太成熟的設計,α可取30%以上。預測的故障率與實際投入使用後的現場故障率有一些差異是正常的。事實上，在設計階段可靠性預測主要是相對可靠性，而不是絕對可靠性。
冗餘技術
當產品設計中發現某個組成部分的可靠性過低，影響產品的總可靠性指標時，便採取所謂冗餘技術來提高這一部分的可靠性。有k個組成部分的產品，各組成部分的可靠性是互相獨立的。若其中一個部分出故障，產品就出故障，則這些組成部分構成一個可靠性串聯系統。若產品的第i部分的可靠性為qi,則產品的可靠性q=q1q2…qk；若其中的一個部分不出故障,產品就能完成預定任務，則這些組成部分構成一個可靠性並聯系統。這時，q=1-(1-q1)(1-q2)…(1-qi)。
如果k=2，q1=q2=0.99，則組成可靠性並聯系統後，q=0.9999。即經可靠性並聯後大大提高了可靠性。所謂「多數表決」冗餘技術,是只要k個組成部分中多數不出故障，產品就能完成預定任務。一般說來，很少使用整機作為冗餘的組成部分，通常是對整機的薄弱環節進行冗餘處理。
漂移設計
元件、器件的性能參數容許有一定的散布。其上限為上公差，下限為下公差。隨著出廠時間的增加，性能參數產生漂移。溫度和其他環境條件的變化也會造成參數漂移。只要元件、器件的漂移不超過公差的上、下限,就是合格的。電路的設計應該是,只要所用的元件、器件性能參數在規定的容許上、下限以內，電路的性能參數就應該是合格的，即使元件、器件的參數值到了規定容許的上、下限的邊緣，也應如此，這稱為電路的漂移設計。在滿足元件、器件規定容許的上、下限前提下，在理論分析上，元件、器件有一些最壞組合，使電路的性能參數產生最大的偏離。如果這些最壞組合產生的電路仍能滿足要求，則電路就滿足漂移設計要求，這也可以通過最壞組合的實際電路加以驗證，稱漂移試驗。但是，最壞組合方法往往偏於過分保守。如果能知道元件、器件性能參數的概率分布，則可以分析出電路性能參數的概率分布，從而作漂移分析和漂移試驗，這稱為概率法。這往往比最壞組合法更符合實際情況。
故障樹分析
1975年在美國Berkeley的加利福尼亞大學召開了一次盛況空前的可靠性學術會議。會議上把故障樹分析技術和可靠性理論並列為兩大進展，認為後者主要是數學家和概率論統計學家推動發展起來的，而前者則是工程師們推動發展起來的，兩者的側重點不同但是實質一樣的。
故障樹分析是美國貝爾實驗室1961年首創的一種系統分析方法。其優點是較易處理復雜系統，容易發現可能導致系統出現故障的情況，有利於消除潛在故障。在設計階段,它有助於發現系統的薄弱環節,是改進和提高設計可靠性的有力工具。故障樹是一種樹狀的邏輯因果關系圖，它利用一系列符號和邏輯門來描述各種事件之間的因果關系，使人們對這些關系一目瞭然。例如，基本事件的符號為○、結果事件的符號為嘑。邏輯門的輸入事件為因，輸出事件為果。以某房間照明系統為例，其原理和故障樹如圖。故障樹的定量分析是根據基本事件出現的概率,計算出系統不希望發生的故障事件的出現概率,定量地計算出系統薄弱環節的不可靠性，找出對系統可靠性有關鍵作用的元件、部件，通常是從求最小割集著手。一個最小割集包括若干個基本事件。如果這些基本事件都出現，系統就出故障。只要其中有一個不出現，割集中的其他基本事件都出現也不會使系統出故障。尋找所有最小割集的方法很多，但都未徹底解決工作量隨基本事件數的增加而指數增大這一困難。一個系統的故障樹是一本很好的故障維修指南。它能使維修人員迅速發現故障，進而迅速排除故障。
故障模式、效應、致命度分析
這種分析方法是將系統分成若干個組成部分。如果發生故障，分析它屬於哪種故障模式（不必一定查清故障的確切原因）；分析各組成部分可能出現的故障模式對系統有什麼影響；對各種故障模式的影響進行半定性半定量的評價，對那些具有致命性影響的故障模式制定適當的解決措施或改進設計方案。這種分析方法是由系統的基本故障事件上推到系統故障，而傅里葉變換則是由系統故障下推到基本故障事件。兩者結合起來，相輔相成，可以在設計階段找出潛在的可靠性問題。
元件、器件的可靠性
可靠性質量保證體系的元件、器件的可靠性部門，通過調查研究制訂出本部門的元件、器件優選目錄，盡量壓縮元件、器件的品種、規格和生產廠點。設計人員不得選用目錄以外的元件、器件。如果設計人員認為必須選用目錄外的元件、器件，則應經過元件、器件可靠性部門調查試驗認為可用後，再正式補入目錄，以備選用。元件、器件可靠性部門與生產廠保持密切的聯系，監督元件、器件生產質量的一致性和穩定性。必要時，派出專人監督本部門定購批次的生產。不論對元件、器件的生產過程如何嚴格控制，材料、工藝、生產環境等並不能絕對一致。因此，不可避免地有一部分產品會存在一些潛在的缺陷和弱點。這些有缺陷和弱點的電子元件、器件的平均壽命比正常產品的平均壽命短得多，使電子元件、器件的早期故障率較高。如果對電子元件、器件不加處理就裝入整機，便會使整機的早期故障率大大增加。因此，在把電子元件、器件裝入整機前，應採取施加強應力或其他手段，盡可能地剔除這種早期故障的產品。這就是電子元件、器件的可靠性篩選。篩選所加的強應力，可以是電的、熱的、機械的或綜合的。篩選項目須根據元件、器件的主要故障模式和故障機理，結合元件、器件的工藝設計、結構材料以及質量控制的情況而定。篩選不是提高產品的可靠性，它只能排除早期故障產品,使產品恢復其固有可靠性,但不能提高固有可靠性。如果元件、器件的篩選淘汰率較高，則說明設計、工藝或生產管理上存在較多問題，不易篩選徹底。這樣的元件和器件不宜用於高可靠性要求的部位。元件、器件可靠性部門應根據本部門的需要制訂元件、器件篩選條例，並規定出容許的篩選淘汰率。在一般情況下，元件、器件出廠越久，可靠性也就越低。因此，元件、器件可靠性部門應在調查研究和進行必要的試驗後，制定元件、器件保管和保管年限條例。
應力-強度分析
產品所受的應力x是廣義的，它不僅包括張力、扭力矩等，還包括如溫度、真空度等因素。產品的強度Y也是廣義的。若Z=Y-X,當Z<0時,即強度低於應力時，產品就出現故障；而當Z≥0時，產品是可靠的。Z為產品的可靠性余度，P(Z≥0)是產品的可靠度。
若X、Y分別是均值為μX、μY、方差為σ婌、σ婍的互相獨立的正態分布,則Z也是正態分布,均值為μZ=μY－μX，方差為σ婎=σ婌+σ婍。這是最簡單也是實際工作中最常見的情況。這時產品的可靠度為
式(ɑ)為標准正態分布的分位數
因此，可靠度不僅決定於μZ 的大小(即μY>μX的程度)，而且還決定於σX及σY的大小。提高可靠度有兩種途徑：①使μY比μX大,即讓平均強度遠超過平均應力；②使σX與σY盡可能小，即嚴格控制產品強度的散布（往往須通過嚴格控制原材料和加工精度才能達到）和應力的散布（即進行環境設計）。在19世紀後期,習慣上把μY/μX稱為產品的安全系數。安全系數大,μY大於μX,可靠度可以有所提高。但這不是決定可靠性的唯一因素。如果對σX、σY不加控制，單純提高安全系數不一定能提高可靠性。因此，傳統的安全系數只反映了可靠度的一個方面，而不是全部。
當X或Y不是正態分布的隨機變數時，可靠性的解析式就比較復雜。蒙特卡羅法是分析這些較復雜情況下可靠性的有效方法之一。
電子元件、器件的負荷，就是施加於元件、器件的一種應力。降負荷使用元件、器件就是提高元件、器件的安全系數，從而可以在一定程度上提高元件、器件的可靠性。例如，某些電容器的故障率基本上正比於工作電壓V的5次方,就是電容器故障率的5次冪法則。使用的工作負荷與額定負荷之比稱為降負荷系數。可靠性質量保證系統的元件、器件可靠性部門，應根據本部門特點制訂降負荷系數要求。例如,一個有代表性的要求是,碳膜電阻和金屬膜電阻的使用功率不應達到額定功率的一半。
熱設計
使電子元件、器件在較低溫度下工作有三個好處：①參數漂移較小，電氣性能容易穩定；②故障率較低；③機械應力較小,金屬化接點等的蛻化較慢,壽命較長。因此，需要根據熱量傳播的規律，研究作為熱源的元件、器件的合理布局；採取什麼降溫措施可使設備的局部溫升不會過高，以保證設備的可靠性。這稱為熱設計。在簡單的情況下可利用自然冷卻，但能力有限。當功率密集度較大時，應採取強迫通風冷卻和水冷等措施。
潛在通路分析
潛在通路會在所有元件、器件工作正常的情況下導致出現不需要的功能，或使需要的功能受到抑制。潛在通路分析一般在設計階段後期或設計文件完成之後進行。
設計評審
在設計的每一階段結束之前，由負責設計的部門組織有關專家對設計文件從保證可靠性要求的各種角度和各個方面進行評定和審查。實際上，這是一種組織專家協助做好可靠性設計的一種技術評定會。由於可靠性設計牽涉的面太廣，憑設計人員個人的知識進行最佳的可靠性設計已不可能。因此，設計評審是一種有效的提高可靠性的補救辦法。

⑩ 可靠性設計有哪些方法

1. 冗餘設計：類似並聯電路；如，飛機的發動機，一般都掛兩個，一個壞了，馬上啟動備用的；
2. 降額設計：讓產品在額定值一下工作；如，某電阻額定電流1A，設計電路時讓最大電流為0.75A，
就永遠不會燒這個電阻了。
3. 熱設計：受溫度影響很大的產品，需要導熱與散熱來降低失效；筆記本的散熱片、風扇等設計；
4. FMEA：故障模式分析，逐一對每一個元件、零件、部件發問「它會怎麼失效」，找出原因並加上預防措施。