System Signatures and Their Applications in Engineering Reliability pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Samaniego, Francisco J.

出品人:

页数:168

译者:

出版时间:2007-10

价格:$ 145.77

装帧:HRD

isbn号码:9780387717968

丛书系列:

图书标签:

• 可靠性工程
• 系统可靠性
• 故障诊断
• 系统签名
• 工程应用
• 数学模型
• 概率分析
• 风险评估
• 故障预测
• 维护优化

深入探索工程可靠性：从材料到系统的多维视角 本书旨在为工程领域的专业人士、研究人员和高级学生提供一个全面而深入的框架，以理解和实践工程可靠性的复杂性。我们不再局限于单一的理论模型，而是构建了一个跨越材料科学、结构设计、制造过程乃至系统运行维护的综合性知识体系。全书结构清晰，内容翔实，旨在帮助读者构建一套强大的工具集，用以预测、评估和提升各类工程系统的生命周期表现。 第一部分：可靠性基础与概率模型重构 本部分从基础概念入手，但立即将讨论提升至现代可靠性工程所要求的概率论深度。我们详细探讨了传统的威布尔（Weibull）和指数分布在描述复杂失效模式时的局限性，并引入了更适应实际工程数据的非参数和半参数模型。 先进的概率分布与拟合技术： 重点分析了广义帕累托分布（Generalized Pareto Distribution, GPD）在极端值理论（Extreme Value Theory, EVT）中的应用，尤其是在预测结构生命周期末端临界失效事件时的优势。我们通过大量的实际案例，展示如何使用蒙特卡洛模拟和马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法，对高维参数空间下的可靠性指标进行精确估计。 信息集成与贝叶斯方法： 强调了在工程实践中，如何有效地融合历史数据、专家判断和物理模型预测。本书详细阐述了贝叶斯网络（Bayesian Networks）在不确定性传播中的应用，特别是在早期设计阶段，当实验数据稀缺时，如何利用先验知识驱动可靠性评估。 可靠性指标的量化与基准： 探讨了超越简单“平均无故障时间”（MTTF）的指标体系，包括风险比率（Risk Ratios）、失效概率密度函数（PDF）的形状参数对维护策略的直接影响，以及如何根据特定任务要求（如航空航天、核能等）设定动态可靠性目标。 第二部分：材料退化与物理场耦合分析 可靠性的核心在于材料的行为。本部分深入探究了材料在实际运行环境下的微观和宏观退化机制，并将这些机制与外部载荷和环境因素进行耦合分析。 疲劳生命预测的非线性演进： 区别于传统的S-N曲线分析，本书侧重于基于裂纹扩展的物理模型（如Paris-Erdogan定律的修正形式）在复杂载荷谱下的应用。引入了增量损伤模型（Incremental Damage Models），用于模拟多轴应力状态下的疲劳累积效应，并结合数字图像相关技术（DIC）进行实时验证。 环境腐蚀与应力耦合（SCC）： 详细解析了应力腐蚀开裂（SCC）的物理化学机理，特别是对不同合金体系（如铝锂合金、高镍合金）在特定介质（如氯离子、硫化氢）下的敏感性进行量化。我们提供了如何利用电化学噪声技术和时间-应变耦合分析来预测SCC的萌生和扩展速率的实用指南。 蠕变与高温动力学： 针对能源和航空领域的高温应用，系统阐述了蠕变损伤的幂律模型（Norton's Law）及其在非等温环境下的修正。特别关注了“蠕变-疲劳交互作用”（Creep-Fatigue Interaction, CFI）的非线性累积模型，这对燃气轮机叶片等关键部件的寿命评估至关重要。 第三部分：结构完整性与系统动态建模 本部分将焦点从单个部件转移到整个工程系统，强调结构系统在多因素影响下的动态响应和整体可靠性。 随机有限元分析（SFEA）： 系统介绍了SFEA的构建流程，包括如何对材料参数、几何尺寸和载荷条件进行随机化处理。通过对比传统确定性有限元（FEA）与SFEA的结果，清晰展示了不确定性对关键应力集中区域的影响放大效应。 可靠性灵敏度分析与优化： 深入探讨了如何通过结构拓扑优化技术，结合可靠性指标，实现“可靠性驱动的设计”（Reliability-Driven Design）。重点介绍了Adjoint方法在计算高维可靠性函数梯度方面的效率，从而快速识别出对系统可靠性影响最大的几何或材料参数。 系统级可靠性分解与层次化评估： 针对大型复杂系统（如桥梁、大型机械装置），提出了基于功能分解的层次化可靠性建模方法。讨论了串联、并联、以及具有投票机制（Voting Mechanisms）的冗余系统中的可靠性计算，并探讨了部件间故障相关性（Common-Cause Failures）对系统整体冗余有效性的影响。 第四部分：维护策略与全生命周期管理（LSM） 可靠性工程的最终目标是指导实际操作，确保系统在整个服役期内的性能。本部分聚焦于基于状态的监测和预测性维护。 健康管理（PHM）与传感器数据融合： 详细讨论了传感器技术（如声发射、光纤传感）的原理，以及如何将这些实时数据输入到状态估计模型中。引入了卡尔曼滤波（Kalman Filtering）及其扩展形式（EKF, UKF）在实时跟踪结构损伤状态（如裂纹长度、材料损伤度）中的应用。 预测性维护（PdM）的经济性评估： 本部分超越了纯粹的技术讨论，结合了工程经济学原理。建立了“基于风险的检测与维护”（RBI/RBM）框架，用于确定最优的维护间隔。这包括量化因提前维护带来的损失（浪费的剩余寿命）与因延迟维护导致灾难性失效的预期成本之间的权衡。 退役与剩余寿命评估： 提供了在服役后期，如何利用累积损伤数据和退役标准，对结构或部件进行科学评估，以决定是否延长使用寿命或进行关键性翻新。这要求对残余寿命的概率分布有精确的把握，并与安全裕度标准相匹配。 本书的优势在于其跨学科的融合性和极强的实践指导意义，它要求读者不仅掌握概率论，更需理解材料的本构关系和系统的动态行为，是现代可靠性工程师不可或缺的参考资料。

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