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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:廖曉強
研究生(外文):Siao-Ciang Liao
論文名稱:機電系統的壽命可靠度評估
論文名稱(外文):The Life Reliability Prediction of Electro-Mechanical Systems
指導教授:金大仁金大仁引用關係
指導教授(外文):Tai-Yan Kam
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:可靠度安全光幕複合材料疲勞
外文關鍵詞:ReliabilitySafety Light curtainComposite MaterialFatigue
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機電系統的壽命可靠度評估
研究生:廖曉強 指導教授:金大仁 博士
國立交通大學機械工程研究所
中文摘要
隨著社會和科技的進步,現代人對安全的意識與需求都越來越高漲。因此,安全防護系統可靠度的重要性可想而知。所以,本文將根據可靠度理論中的干涉理論和元件失效率分析方法來評估光電式安全防護系統(簡稱:安全光幕)的可靠度。由於安全光幕系統內部的模組化,我們可利用系統可靠度的觀念建立其可靠度方塊圖並模擬為一串聯系統。在評估中電子元件的基本失效率及相關的修正係數可由美軍的可靠度規範(MIL-HDBK-217F)中取得。另外,發光二極體和光電晶體所組成的光幕單元也可由干涉理論來求得其可靠度。最後,再將這些評估的過程利用FORTRAN 90語言撰寫成評估程式並以交談方式輸入相關的參數以評估安全光幕系統中電子部份的可靠度。至於機械部份,本文也將利用複合材料疲勞試驗的方法來模擬元件有關機械疲勞破壞的情形,進而建立一套專門針對疲勞檢測及試驗的程序,以提供後續研究人員參考之用。
The Life Reliability Prediction of Electro-Mechanical Systems
Student : Xiao-Qiang Liao Advisor : Dr. Tai-Yan Kam
Institute of Mechanical Engineering
National Chiao Tung University
ABSTRACT
Due to societal and technological progress, safety becomes more important and necessary for modern people. As we know that reliability of protection system is very important. So, this paper will use reliability theory such as interference theory model and failure rate analysis to predict reliability of safety light curtain system. Since the components of a light curtain are general fabricated in a series, we can then use reliability concept to build reliability block diagram and to simulate the system as a series system. In prediction, electronic elements’ base failure rate and other related corrective coefficients can be found in MIL-HDBK-217F. On the other hand, photo-diode and photo-transistor of the light curtain unit are studied using the interference theory to predict the unit’s reliability. Finally, use Fortran 90 language to write a prediction program for the prediction of the reliability of the electrical part of the safety light curtain system. As for the mechanical fatigue of mechanical components are studied using experimental results. Am empirical equation is derived to predict fatigue reliabilities of mechanical components at different stress levels.
目錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論.......1
1.1 前言...........1
1.2 文獻回獻.......1
1.3 本文研究方法...2
第二章 光電式安全防護系統之介紹....3
2.1 前言.....3
2.2 安全光幕系統架構.....3
2.3 安全光幕系統之作動與應用.....4
第三章 機電元件可靠度分析方法.....5
3.1 前言.....5
3.2 失效率方法.....5
3.2.1 浴缸曲線.....5
3.2.2 美軍可靠度規範與失效率.....7
3.3 干涉理論.....9
3.3.1 直接積分法.....9
3.3.2 極限狀態方程式的建立與可靠度的計算.....12
第四章 安全光幕系統分析與可靠度評估程式之建構.....14
4.1 前言.....14
4.2 安全光幕系統分析.....14
4.3 安全光幕系統可靠度評估程式之建構.....15
第五章 機械性疲勞破壞實驗程序之建立.....17
5.1 前言.....17
5.2 疲勞實驗.....17
5.2.1 試片製作程序 .....17
5.2.2 疲勞實驗程序.....18
5.3 機率分佈數學模式及適配實驗數據.....19
5.3.1 常態分佈 (Normal distribution).....19
5.3.2 對數-常態分布 (Log-normal distribution).....20
5.3.3 韋氏分佈 (Weibull distribution).....22
第六章 結果討論與未來工作展望.....25
6.1 前言.....25
6.2 評估程式.....25
6.3 疲勞試驗分佈之預估.....25
6.4 結果討論.....27
6.5 未來工作展望.....27
參考文獻.....29
表目錄
表3-1 各類元件之修正因子.....31
表3-2 各類元件之品質水準.....32
表3-3 測試環境與代號.....32
表5-1 各積層板的極限強度.....33
表5-2 應力層次r=0.85之疲勞壽命.....33
表5-3 應力層次r=0.875之疲勞壽命.....33
表5-4 應力層次r=0.9之疲勞壽命.....34
表5-5 應力層次r=0.95之疲勞壽命.....34
表5-6 Normal之平均值與標準差(實際值與Fit值之比較).....34
表5-7 Log-normal之平均值與標準差(實際值與轉換值之比較)....35
表5-8 Log-normal與Weibull各參數之值.....35
表5-9 Weibull之平均值與標準差(實際值與轉換值之比較).....35
表6-1 Log-normal預估與實驗所得參數之比較.....36
表6-2 Weibulll預估與實驗所得參數之比較.....36
圖目錄
圖1-1 安全光幕(Application 1).....37
圖1-2 安全光幕(Application 2).....37
圖2-1 生產流程上使用之安全裝置.....38
圖2-2 安全光幕之架構與流程.....39
圖2-3 發射訊號處理電路板.....40
圖2-4 發射端電路控制板.....40
圖2-5 接收端控制電路板.....41
圖2-6 接收訊號處理電路板.....41
圖2-7 發射端訊號處理次系統.....42
圖2-8 發射端控制次系統.....43
圖2-9 接收端控制次系統.....44
圖2-10 接收端訊號處理次系統.....45
圖2-11 系統作動流程.....46
圖3-1 失效率-壽命特性曲線(浴缸曲線).....47
圖3-2a 兩個隨機強度變數情況下之極限狀態曲線.....48
圖3-2b 兩個隨機強度變數情況下之極限狀態曲線.....49
圖3-3 強度與應力隨時間的劣化趨勢.....50
圖3-4a 線性極限狀態方程式.....51
圖3-4b 線性極限狀態方程式.....52
圖4-1 失效率流程圖.....53
圖4-2 軍規失效率流程圖.....54
圖4-3 Photo-Diode和Photo-Transistor之干涉流程圖.....55
圖4-4 副程式GAULEG(XX1,XX2,X,W) 流程圖.....56
圖4-5 FUNCTION FF 流程圖 .....57
圖4-6 主程式流程圖.....58
圖5-1 製作積層板之疊序圖.....59
圖5-2 熱壓機.....60
圖5-3 溫度與壓力控制圖.....61
圖5-4a 積層板(切前).....62
圖5-4b 符合ASTM D3039規格的試片.....63
圖5-5 鑽石切割機.....64
圖5-6 MTS試驗機及裝置.....65
圖5-7 r=0.85,以Normal分佈來適配( =8008.22165, =1364.01032)..66
圖5-8 r=0.875,以Normal分佈來適配( =2469.11771, =436.35779)..67
圖5-9 r=0.9,以Normal分佈來適配( =1105.91345, =193.90844)....68
圖5-10 r=0.95,以Normal分佈來適配( =462.42803, =82.14302)..69
圖5-11 r=0.85,以Log-normal分佈來適配( =0.17508, =8.9741).70
圖5-12 r=0.875,以Log-normal分佈來適配( =0.17885, =7.7972)71
圖5-13 r=0.9,以Log-normal分佈來適配( =0.18116, =6.99352).72
圖5-14 r=0.95,以Log-normal分佈來適配( =0.18063, =6.12144)73
圖5-15 r=0.85,以Weibull分佈來適配( =8572.175, = 6.74559)..74
圖5-16 r=0.875,以Weibull分佈來適配( =2641.346, = 6.77477).75
圖5-17 r=0.9,以Weibull分佈來適配( =1184.396, = 6.64091)…76
圖5-18 r=0.95,以Weibull分佈來適配( =495.962, = 6.51711)...77
圖6-1 各應力層次之Log-normal分佈.....78
圖6-2 各應力層次之Weibull分佈.....79
圖6-3a 前三筆Log-normal預估與實驗之比較.....80
圖6-3b 前三筆Log-normal預估與實驗之比較.....80
圖6-4a 後三筆Log-normal預估與實驗之比較.....81
圖6-4b 後三筆Log-normal預估與實驗之比較.....81
圖6-5a 隨機取三筆Log-normal預估與實驗之比較.....82
圖6-5b 隨機取三筆Log-normal預估與實驗之比較.....82
圖6-6a 前三筆Weibull預估與實驗之比較.....83
圖6-6b 前三筆Weibull預估與實驗之比較.....83
圖6-7a 後三筆Weibull預估與實驗之比較.....84
圖6-7b 後三筆Weibull預估與實驗之比較.....84
圖6-8a 隨機取三筆Weibull預估與實驗之比較.....85
圖6-8b 隨機取三筆Weibull預估與實驗之比較.....85
圖6-9 前三筆Log-normal預估與實驗之機率密度函數.....86
圖6-10 後三筆Log-normal預估與實驗之機率密度函數.....87
圖6-11 隨機取三筆Log-normal預估與實驗之機率密度函數.....88
圖6-12 前三筆Weibull預估與實驗之機率密度函數.....89
圖6-13 後三筆Weibull預估與實驗之機率密度函數.....90
圖6-14 隨機取三筆Weibull預估與實驗之機率密度函數.....91
參考文獻
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