Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Реферат - Відмови. Моделі відмов. Дефекти проектування - файл 1.docx


Реферат - Відмови. Моделі відмов. Дефекти проектування
скачать (162.9 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx163kb.03.12.2011 13:54скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Міністерство освіти і науки України

Луцький національний технічний університет


Кафедра КПВ та ТМ


Самостійна робота на тему

«Відмови. Моделі відмов. Дефекти проектування»

Виконав: ст. гр. ТМ-41

Морозюк О.М.

Перевірила: Дуда О.О.

Луцьк 2010



Основні поняття й означення

Різновиди й ступінь пошкодження матеріалів впливають на вихідні параметри виробу та, отже, визначають його експлуатаційну надійність (працездатний і непрацездатний стан, справний і несп

равний стан, пошкодження, відмову).

Працездатний стан — це стан об'єкта, за якого значення всіх параметрів, які характеризують здатність виконувати задані функції, відповідають вимогам нормативно-технічної і (або) конструкторської (проектної) документації.

Справний стан — це стан об'єкта, за якого він відповідає всім вимогам нормативно-технічної і (або) конструкторської (проектної) документації.

Поняття справного стану ширше, ніж працездатного.

На протилежність двом останнім поняттям є поняття несправного стану і непрацездатного стану.

Причиною несправного стану є пошкодження (несправність), а причиною непрацездатного — відмова.

Несправність — це подія, шо полягає в порушенні справного стану об'єкта за умови його працездатного стану.

Відмова — це подія, що паля гає в порушенні працездатного стану об'єкта.

Граничний стан — стан об'єкта, за якого його подальша експлуатація неприпустима або недоцільна, або відновлення його працездатного стану неможливе чи недоцільне. Інакше кажучи граничний стан — це стан об'єкта, коли його подальша експлуатація має бути припинена до відновлення (шляхом ремонту) його почат

кових характеристик.

Граничний стан характеризується небезпекою експлуатації об'єк

та, тобто значенням заданих параметрів понад встановлених меж або зниженням ефективності експлуатації нижче допустимої.



Під ефективністю експлуатації розуміють властивість цього про

цесу, яка характеризується залежністю між економічним ефектом від експлуатації та фактичними затратами, необхідними для того, щоб досягти цього ефекту.

Для перемонтованих об'єктів (що не підлягають ремонту) гра

ничний стан збігається з непрацездатністю або має місце, коли з деякого моменту часу подальше застосування за призначенням (поки ще працездатного об'єкта) згідно з певними критеріями виявляється недопустимим у зв'язку з небезпекою (шкідливістю) або високою ймовірністю виникнення відмови об'єкта протягом найближчого часу через неусувне відхилення заданих параметрів або недостатню ефективність його експлуатації.

Для ремонтованих об'єктів (що підлягають ремонту) встановлю

ються три основних види граничного стану.

До першого виду належить стан, коли без виконання відповідного обсягу ремонтних робіт стає неможливим в умовах експлуатації за допомогою технічного обслуговування та поточного ремонту підтримувати потрібний оптимальний рівень безпеки, безвідмовності та ефективності використання об'єкта. Під час експлуатації ремон

товних об'єктів граничний стан настає стільки разів, скільки разів об'єкт протягом терміну служби ремонтувався.

Коли виникає потреба в неплановому ремонті, то слід розуміти, що будь-яка складова одиниця досягла граничного стану, а в разі капітального ремонту — граничного стану машини в цілому.

Другим видом граничного стану є стан, коли неможливо забез

печити (операціями ТО і ремонту) використання об'єкта за призна

ченням, тому використання об'єкта припиняється.

Третім видом граничного стану об'єкта є стан, коли капітальні ремонти не забезпечують потрібного рівня ефективності стану об'єкта.

При знеособленому або агрегатному методі ремонту, коли пра

цездатність будь-якого елемента, що відмовив, відновлюється заміною його новим, граничного стану машини в цілому може й не виникати.



Ці ознаки встановлюються нормативно-технічною документацією на дану машину.

Ознака чи сукупність ознак граничного стану об'єкта, встановлені нормативно-технічною і (або) конструк

торською документацією, дістали назву критерію граничного стану, а ознака чи сукупність ознак непрацездатного стану об'єкта — критерію відмови.

Ознак, за якими класифікуються відмови, дуже багато.

За втратою працездатності всі відмови можна поділити на часткові та повні. У разі часткової відмови машина припиняє виконувати будь-яку одну (або кілька) зі своїх основних функцій, продовжуючи в той. самий час працювати, виконуючи решту функцій (наприклад, обрив ходових ланцюгів екскаватора).

У разі повної відмови машина припиняє виконувати всі свої функції (наприклад, відмова двигуна або обрив одного з тросів екска

ватора чи крана).

За причиною виникнення відмови поділяються на:

конструктивні — відмови, що виникли через недосконалість або порушення встановлених правил і (або) норм проектування та кон

струювання;

виробничі — відмови, що виникли внаслідок недосконалості або порушення встановленого процесу виготовлення чи ремонту, вико

нуваного на ремонтному підприємстві;

експлуатаційні зумовлені порушенням встановлених правил і (або) умов експлуатації.

За наслідками відмови поділяються на безпечні та небезпечні для життя і здоров'я людей.

Дуже важливе значення при оцінці надійності елементів машини та машини в цілому має класифікація експлуатаційних відмов за характером їх виникнення. За цією ознакою відмови поділяються на поступові та раптові.

Поступові відмови — це відмови, що виникли внаслідок поступо

вої зміни значень одного чи кількох параметрів об'єкта.



Поступові відмови закономірні і є неминучим наслідком зношу

вання деталей та старіння їхніх матеріалів. Відмова настає, як тільки робоча характеристика вийде за межі Хmax задані технічними умо

вами, а час безвідмовної роботи визначається моментом виходу робо

чої характеристики поза граничний рівень.

Фізичний зміст поступових відмов зводиться до того, що внаслі

док поступової, порівняно повільної кількісної зміни той чи інший параметр елемента виходить за раніше встановлені допустимі межі.

До поступових відмов можна віднести зношування поршневих кілець і поршня, вкладишів, підшипників тощо. Зміни стану машини, спричинені зношуванням її частин, мають значною мірок випадковий характер. Це пов'язано з випадковістю взаємодії зов

нішнього середовища, наявністю випадкових взаємодій складальних одиниць та випадковим розвитком змін молекулярного та криста

лічного стану матеріалів. Оскільки будова металу деякою мірок також випадкова, то залежно від цілої низки випадкових факторів процес зношування (старіння) відбувається кожного разу по-різному

Раптові відмови — це відмови, які не можна передбачити попередніми дослідженнями чи технічним оглядом (діагносту

ванням). Раптові відмови характеризуються стрибкоподібною зміною значень одного чи кількох параметрів об'єкта.

Раптові відмови не є причиною зміни якого-небудь з екс

плуатаційних параметрів, що спостерігаються, в зв'язку з чим прог

нозувати момент виникнення відмови майже неможливо, оскільки це не може бути передбачено попереднім контролем або діаг

ностуванням. Однак чіткої межі між поступовими та раптовими відмовами встановити не вдається.

^ Формування закону про зміни вихідних параметрів

Закон зміни вихідних параметрів у часі Х(t) формується під дією випадкового процесу пошкоджень виробу та його елементів і, як правило, непидково перехідною функцією .


Рис. 7.2 Схема формування закону зміни вихідного параметра виробу X (t)

У разі лінійної залежності X від и закони змінення вихідних параметрів аналогічні відповідним закономірностям для U(t). Це найтиповіші випадки для більшості виробів.

За наявності нелінійної залежності між X та U відбувається формування реалізації вихідного параметра за схемою, наведеною на рис. 7.2.

Для складання схеми взято процес пошкодження U(t), що монотонно спадає, і нелінійна залежність між U та X, коли зі зростанням ступеня пошкодження вихідний! параметр змінюється з дедалі зростаючою інтенсивністю.

Можливі варіанти, коли лінійна зміна в часі ступеня пошкодження призводить до нелінійних змін вихідного параметра, і навпаки. Тому дослідження та аналіз вихідних параметрів виробу мають базуватися на оцінці двох основних факторів, які визначають формування вихідних факторів, що не завжди враховується експериментаторами. Особливо це важливо при виборі діагностичних параметрів у часі (з урахуванням стохастичної природи), потрібно для побудови моделі, яка оцінює можливість виникнення відмови, і для визначен

ня залишкового ресурсу (віддалення параметра технічного стану , виробу від параметра граничного стану).



Основне завдання теорії надійності полягає у виявленні та математичному описанні такого закону розподілу f(t), який з високим ступенем точності і достовірності відповідав би об'єктивній реаль

ності. Це необхідно для прогнозування роботи виробу з точки зору оцінки ймовірності виникнення відмови. Теорія ймовірностей дає різні закони розподілу випадкових величин, які можна використати і для розв'язання завдань надійності (див. розділ другий).

^ Модель формування поступових відмов

Найпростіше припущення щодо зміни робочої характеристики параметра об'єкта полягає в тому, що вона має лінійний характер:

,

Або

,

де — сталий коефіцієнт, що залежить від початкового стану об'єкта:

- швидкість процесу (зношування або зміни параметра X);

t — час функціонування об'єкта.

Відмова виникає в разі досягнення параметром свого гранично допустимого значення що трапляється через деякий випад

ковий проміжок часу роботи виробу

Гранично допустиме значення параметра Хтах визначається з умови нормального функціонування об'єкта.

Напрацювання на відмову є функцією випадкового аргумен

ту швидкості зміни параметра , тобто
Розглянемо загальну схему формування відмо

ви виробу (рис. 7.3), коли перебіг різних процесів пошкодження призводить до зміни в часі вихідного параметра x. Відмова виникає при досягненні параметром гранично допустимого значення , що відбувається через деякий випадковий проміжок часу роботи виробу.


Рис. 7.3 Загальна схема формування відмови

На схемі показано основні етапи формування закону розподілу f(T). На початку має місце розсіювання параметрів виробу f(a) відносно свого математичного сподівання а0. Це пов'язано з розсію

ванням початкових показників нової машини, з можливістю її робо

ти в різних режимах і з такими процесами, як вібрація, деформація тощо, котрі виявляються відразу після початку роботи машини.

Потім на погіршення параметрів виробу в процесі експлуатації впливають повільні процеси, наприклад зношування. В загальному випадку процес зміни параметра може початися не відразу, а через деякий проміжок часу Твип, який також є випадковою величиною і пов'язаний з накопиченням пошкоджень (наприклад, від втомле

ності) або залежить від зовнішніх умов.

Процес зміни параметра X зі швидкістю Vзн також випадковий і залежить від зміни пошкоджень окремих елементів виробу спрацювання їх із швидкістю .

Внаслідок поєднання цих явищ відбувається формування закону« розподілу /{X, ґ), який визначає ймовірність виходу параметра X за 1 межу Хтгх> тобто ймовірність відмови (2(0 = /^(0 = 1 - Р(0-

Слід зазначити, що в загальному випадку Хтах також має розті сіювання.

Схема втрати машиною працездатності в загальному вигляд» описує процес виникнення відмови для досить великого паркуЦ однотипових машин.

О Якщо розглядати конкретний виріб, то значення а і Ттп пере- ! творюються на невипадкову величину, бо вони характеризують пара-а метри конкретного 

виробу. Проте враховувати роботу машини за4| різних умов і режимів експлуатації (що є типовим для багатьох» машин), можна з допомогою випадкових величин і для кожного! окремого виробу. 1

о Якщо процес зміни параметра починається відразу (ГШІП = 0),1

то дістанемо типову схему виникнення поступової параметричної| відмови. Якщо при досягненні Хтах буде різке зростання Х(0, ТО, ЯК| правило, виникає відмова функціонування. Якщо у процесі формуван-3 ня відмови основну роль відіграє виникнення (зародження) процесу з /(0, а потім процес відбувається з високою інтенсивністю Х(і) «>, \ то дістанемо модель раптових відмов.

Розсіяння початкових параметрів виробу /(а) слід враховувати . при розгляді певної сукупності виробів, наприклад, парку машин - даної моделі, а якщо розглядається конкретний виріб, то значення аї перетворюється на невипадкову величину, бо характеризує початкові^ параметри саме цього виробу. Якщо врахувати розсіяння початкових^ параметрів машини внаслідок її роботи при різних режимах, то а буде1! випадковою величиною і для кожного окремого виробу.

^ Модель формування раптових відмов

Виникнення раптових відмов не пов'язане зі зміною стану виробу та часом його попередньої роботи, а залежить від початкових параметрів та рівня зовнішніх дій. Тому при побудуванні моделі І раптових відмов треба охарактеризувати ті зовнішні умови, які мо

жуть призвести до відмови.

При досить малому значенні гранично допустиме наванта

ження в кожний момент часу можна вважати сталим: .

Відмова відбувається, коли випадкове навантаження перевищує гранично допустиме. Запас міцності має місце в тому разі, коли випадкове навантаження не перевищує гранично допустимого.

Запас міцності конструкції за середніми значеннями


Однак, враховуючи, що гранично допустиме навантаження за

лежно від випадкових факторів технології виготовлення характери

зується деяким розкидом, виріб із самого початку може виявитися непрацездатним. Внаслідок же зміни режимів та умов експлуатації фактичне навантаження також не лишається сталим, тобто харак

теризує розсіювання вхідних параметрів.

Величина , як видно з графіка, змінюється випадково і не залежить від часу функціонування об'єкта. Тому відмова настає за умови, що .

^ Отже, відмова може трапитися внаслідок виникнення неврахо

ваних при конструюванні пікових навантажень (або внаслідок зниження гранично допустимого навантаження поза розрахункове), внаслідок технологічних дефектів, коли виріб послаблений і не витримує відповідних навантажень.

Відмова виникає не як наслідок поступової зміни внутрішнього стану елемента, а лише як наслідок раптової і випадкової дії наван

таження^ поєднанні з фактичним гранично допустимим наванта

женням .



Побудова моделі раптових відмов пов'язана з аналізом умов експлуатації машини, режимів її роботи, можливістю виникнення екстремальних навантажень та активного впливу навколишнього се

редовища.
Рис. 7.5 Графічна інтерпретація відмов: а — раптових відмов при ; б — по

єднання раптових та поступових відмов при .



На практиці трапляється поєднання поступових і раптових відмов. Справді, коли напрацювання машини (де — середній ресурс), величина РГ не лишається сталою, а монотонно знижується за рахунок накопичення пошкод

жень, наприклад тріщин від втомленості. В цьому разі відмова відбувається внаслідок поєднання (як і при раптовій відмові) пікового та гранично допустимого навантаження (рис. 7.5, б). Основ

ною властивістю відмови цього типу, як і для раптових відмов, є випадковий і раптовий характер їх появи. З іншого боку, відмова є наслідком зниження міцнісних характеристик матеріалу, тобто залежить від спрацювання складових у часі.



Дефекти проектування

Процесори Intel Core 2 Duo (і не лише вони одні!) містять безліч помилок, що призводять до збоїв програмного забезпечення, зависань операційної системи і навіть можливості видаленого захоплення управління комп'ютером! Частина помилок обходиться програмним шляхом, частина - оновленням мікрокоду ЦП або прошивки BIOS, що залишилися, - непоправні і вимагають зміни процесора. Наскільки реальні ці погрози? Спробуємо розібратися!

Критикуючи Windows (і частково Linux) за велику кількість програмних помилок, ми "за умовчанням" закладаємося на непорочність апаратного забезпечення, проектувальники якого нічим не відрізняються від розробників операційних систем. До тих пір, поки процесори були простими (відносно операційних систем), виходили рідко і тестувалися ретельно - помилки "кремнієвих коней" носили одиничний характер і враховувалися розробниками компіляторів. Зараз вони представляють хіба що пізнавальний інтерес. Легендарний "Hamarsoft' s 86BUGS list", що налічує понад сотню помилок, недокументованих машинних команд і особливостей їх поведінки, останній раз оновлювався в 1994 році, після чого відправився на звалище історії, захлинувшись в потоці дефектів, виявлених в перших моделях Pentium -процессоров, причому жоден з цих дефектів (за винятком знаменитої помилки ділення, описаної в однойменному врізанні) до широкої громадськості так і не дійшов, обмежившись довкола виробників материнських плат, прошивок BIOS, розробників операційних систем/компіляторів і іншою технічною елітою.

Візьмемо, приміром, інструкцію бітового сканування "BSF dst, src", що копіює в dst індекс першого встановленого біта в src. Як вам подобається той факт, що якщо src дорівнює нулю, то вміст dst стає невизначеним, тобто там може виявитися будь-яке сміття, що серйозно ускладнює відладку програм. Допустимо, на машині розробника встановлений ЦП, dst, що залишає, незмінним, і розробник (чи його компілятор) закладається саме на таку 

поведінку ЦП. А ось у кінцевого користувача dst може скидатися в нуль, порушуючи працездатність програми і примушуючи розробника не здогадуватися, з якого моменту програма пішла рознесення. Зазвичай в таких випадках усе списується на Windows або "у вас на комп'ютері віруси, переустановите операційну систему. ах, ви вже її переустановили?! ну тоді ми не знаємо, розбирайтеся зі своєю машиною самі".



Скачать файл (162.9 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации