Рабочая программа дисциплины «Надежность технических систем» ОПД. В.01

для очной подготовки магистров техники и технологии по направлению 150300 “Прикладная механика” программа “Динамика и прочность машин”

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Прикладная механика, динамика и прочность машин»

УТВЕРЖДАЮ: Декан Физического факультета Доктор физ-мат. наук, профессор _______________ «_____»_______________ 2008 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины «Надежность технических систем» ОПД. В.01

для очной подготовки магистров техники и технологии

по направлению 150300 “Прикладная механика”

программа “Динамика и прочность машин”

факультет Физический

кафедра-разработчик «Прикладная механика, динамика и прочность машин»

Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и примерной программой дисциплины 553300 по направлению подготовки «Прикладная механика», приказ Министерства образования Российской федерации от 01.01.01 г.

Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры «Прикладная механика, динамика и прочность машин» протокол №_____ от ___________________ 20___ г.

Зав. кафедрой разработчика д. т.н., проф. ________________

Ученый секретарь кафедры к. т.н., доц. ________________

Разработчик программы д. т.н., проф. ________________

Челябинск

2008

1 Введение

1.1 Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Согласно Государственному образовательному стандарту на специальность «Динамика и прочность машин» выпускник должен в результате усвоения курса «Надежность технических систем»:

-  иметь представления о современных научно-технических проблемах и перспективах развития областей машиностроения, учитывать взаимосвязь со смежными областями;

-  знать основные объекты исследований, явления и процессы, связанные с конкретной областью техники;

-  уметь использовать современные методы и средства в практической и научной деятельности;

-  иметь навыки реализации комплексного подхода к проблеме обеспечения надежности машин.

1.2 Требования к уровню подготовки для освоения дисциплины

Изучение курса «Надежность технических систем» невозможно без усвоения таких курсов, как «Высшая математика», «Теория вероятностей и математическая статистика», «Теория колебаний», «Динамика машин», «Сопротивление материалов», «Строительная механика машин», «Информатика», «Применение вычислительной техники в инженерных расчетах».

2 Цели и задачи преподавания и изучения дисциплины

Основной целью курса «Надежность технических систем» является подготовка дипломированных инженеров-разработчиков по специальности 150301 «Динамика и прочность машин», владеющих основами современной теории, методами и средствами прогнозирования и управления надежностью сложных технических систем.

3 Объем дисциплины и виды учебной работы

Таблица 1 – Состав и объем дисциплины

Вид учебной работы	Всего часов	Разделение по семестрам в часах
I семестр
Общая трудоемкость дисциплины		76
Аудиторные занятия		38
Лекции (Л)		30
Практические занятия (ПЗ)		8
Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) и (или) другие виды аудиторных занятий		-
Самостоятельная работа (СРС)		38
Курсовой проект (работа)
Реферат и (или) другие виды самостоятельной работы
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)		Зачет

4 Содержание дисциплины

4.1 Наименование разделов, тем дисциплины

Таблица 2 – Разделы дисциплины, виды и объем занятий

Номер раздела, темы	Наименование разделов, тем дисциплины	Объем в часах по видам
Всего	Л	ПЗ	С	ЛР	СРС
1	Проблема обеспечения надежности на стадиях проектирования и отработки изделий машиностроения. Нормативно-методическое обеспечение надежности машин. Виды нормативной документации Госстандарта		2				4
2	Основные понятия и определения надежности. Показатели безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости изделий. Комплексные показатели надежности		4				6
3	Модели отказов для описания различных стадий жизненного цикла изделий		2	2			4
4	Надежность сложных технических систем		4	2			8
5	Применение теории Марковских случайных процессов и уравнений определения вероятностей пребывания сложных восстанавливаемых систем в возможных ситуациях. Постановка задач теории массового облуживания		10	4			10
6	Испытания на надежность. Методы и практические приемы определительных и контрольных испытаний. Ускоренные методы испытаний		8				6
	ИТОГО		30	8			38

5 Календарный план курса «Надежность технических систем»

I семестр

Лекции – 30 ч

Практические занятия – 8 ч

СРС – 38 ч (домашние задания)

ВСЕГО: 76 часов

5.1 Лекционные занятия

№ учебной недели	Содержание лекционных занятий	Объем в часах
1	Введение. Проблема обеспечения безопасности и надежности машин и сооружений на стадиях проектирования, производства и эксплуатации изделий. Назначение структурной теории надежности. Нормативно-методическое обеспечение прочностной надежности машин, основные виды документации Госстандарта. Основные понятия и определения. Литература: [6]	1
2	Показатели безотказности изделий: наработка до отказа, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, параметр потока отказов и др. Зависимости характеристик безотказности, основное интегральное уравнение надежности. Определение характеристик безотказности по информации об отказах изделий в эксплуатации. Литература: [4], [8], [9]	2
3-5	Выносятся на самостоятельное изучение. Модели отказов. Экспоненциальный закон надежности для описания внезапных отказов. Описание стадии приработки и старения с помощью различных моделей (нормальная, Вейбулла, комбинация). Понятие о восстанавливаемых изделиях. Показатели долговечности: ресурс, наработка между отказами, гамма-процентный ресурс, срок службы и др. Показатели ремонтопригодности: время восстановления, вероятность завершения восстановления за заданное время и др. Показатели сохраняемости изделий: срок сохраняемости, гамма-процентный срок сохраняемости и др. Определение характеристик долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости по данным эксплуатации парка машин. Комплексные показатели надежности: коэффициенты готовности, оперативной готовности, технического использования и др. Определение комплексных показателей надежности по информации о массовой эксплуатации машин. Литература: [3, п2, с.12-34; п.3, с.34-84]; [4, п.2, с.79-108]; [9,п.2.с.19-25]	4
6	Надежность сложных технических систем с невосстанавливаемыми элементами. Метод структурных схем: последовательное, параллельное и комбинированное соединение одноотказных элементов. Метод логических схем для расчета надежности системы с многоотказаными элементами. Примеры. Литература: [4], [9]	2
7	Элементы теории марковских случайных процессов, их свойства и классификация. Понятие о марковских процессах с дискретными состояниями и дискретным или непрерывным временем. Литература: [1], [2]	2
8	Постановка задач надежности и эффективности технических систем с восстанавливаемыми элементами. Элементы теории графов, граф состояний, матрица переходных вероятностей. Однородная и неоднородная марковские цепи. Определение вероятности, пребывание системы в данном состоянии в фиксированный момент времени. Примеры. Литература: [1], [2]	2
9-10	Понятие о случайных потоках отказов и восстановлений. Свойства пуассоновского потока. Непрерывная марковская цепь. Колмогорова для вероятностей состояний. Примеры составления графов и уравнений состояний. Функции готовности и простоя, финальные вероятности. Анализ поведения сложных технических систем. Примеры. Прогнозирование и оптимизация эффективности систем. Литература: [1], [2]	4
11-12	Постановка задач теории массового обслуживания. Схема “гибели и размножения”. Классическая задача Эрланга (многоканальные системы с отказами и очередями). Определение показателей функционирования системы: интенсивности обслуживания, вероятности получения отказа, числа занятых каналов, среднее время пребывания заявки в системе и в очереди и др. Примеры. Прогнозирование и оптимизация эффективности системы массового обслуживания. Литература: [1], [5]	4
13-14	Безопасность технических систем. Классификациясостояний по категориям безопасности, показатели безопасности и риска, деревья событий и отказов. Стохастические модели экстремальных нагрузок, базирующихся на теории выбросов случайных процессов. Системы автоматизированного контроля, технический мониторинг. Литература: [1]	2
15-16	Испытания на надежность. Классификация методов испытаний. Определительные испытания, виды стратегии определительных испытаний. Методы и практические приемы обработки информации: определение эмпирических законов распределений наработки до отказа, оценка параметров распределений и проверка статистических гипотез, определение параметров и характеристик надежности изделий. Контрольные испытания. Понятие о рисках “поставщика” и “заказчика”. Метод одноступенчатого контроля. Метод последовательного контроля. Литература: [9], [10]	4
17	Ускоренные испытания изделий. Классификация методов ускоренных испытаний. Понятие о коэффициенте ускорения испытаний. Сокращение испытаний по принципам: уплотнение рабочих циклов и экстраполяции во времени. Форсирование испытаний по принципам: усечение спектров, учащения рабочих циклов, форсирования по нагрузкам, экстраполяции по нагрузкам и “доламывания”. Литература: [7]	2
18	Задачи служб надежности современных предприятий по обеспечению надежности и конкурентноспособности выпускаемой продукции. Вопросы долгосрочного прогнозирования научно-технического развития отрасли, элементы инженерного маркетинга. Экономические аспекты надежности	1

5.2 Практические занятия

№ учебной недели	Номер практического занятия и его тематика	Объем в часах
1	Расчет функций вероятностей безотказной работы для сложной системы с невосстанавливаемыми элементами	2
2-4	Применение теории Марковских процессов к оценке надежности и эффективности сложных восстанавливаемых систем.	2
7-8	Методы расчета характеристик надежности по данным определительных испытаний	2
9	Методы расчетов при контрольных испытаниях	2

6 Рекомендуемая литература

1.  Прикладной анализ случайных функций.- М.: Мир, 198с.

2.  Болотин методов теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений.- М.: Стройиздат, 197с.

3.  Быков моделирование в статистической радиотехнике.- М.: Советское радио, 197с.

4.  Венцель вероятностей.- М.: Наука, 1964.

5.  , Светлицкий конструкций при случайных воздействиях.- М.: Машиностроение, 1984.

6.  Надежность и проектирование систем.- М.: Мир, 198с.

7.  Когаев на прочность при напряжениях, переменных во времени.- М.: Машиностроение, 1993.-364с.

8.  Пугачев случайных функций.- М.: Физматгиз, 1960.

9.  Росин динамика и теория эффективности систем управления.- М.: Машиностроение, 197с.

10.  Светлицкий механика и теория надежности.- М.: Издательство МГТУ им. , 200с.

11.  Свешников методы теории случайных функций.- М.: Наука, 1968.

12.  Силаев теория подрессоривания транспортных машин.- М.: Машиностроение, 197с.

13.  Тихонов случайных процессов.- М.: Наука, 197с.

14.  , , А Статистические методы и надежность машин. Учебное пособие. – Челябинск, 1995.- 54с.