Решение задач по курсу "Прикладная теория надежности". Липатов И.Н. - 36 стр.

UptoLike

Составители: 

ft
dP t
dt
eee
c
c
ttt
()
()
.=− = +
−−
12 24 12
234
λλ λ
λλλ
Определим интенсивность отказов
λ
с
(t). Получим
(
)
λ
λ
λλ
λλ
c
c
c
tt
tt
t
ft
Pt
ee
ee
()
()
()
==
⋅− +
−+
−−
−−
12 1 2
68 3
2
2
.
Задача 7.2.
Для повышения точности измерения некоторой величины применена схе-
ма группирования приборов из пяти по три, т.е. результат измерения считается верным по
показанию среднего (третьего) прибора. Требуется найти вероятность безотказной работы
P
c
(t), среднее время безотказной работы m
tc
такой системы, а также частоту отказов f
c
(t) и
интенсивность отказов
λ
c
(t) системы, если интенсивность отказов каждого прибора
λ
= 0,4
10
-3
1/час.
Решение.
В данном случае измерительная система отказывает в том случае, если от-
кажут из пяти приборов три и более, т.е. имеет место общее резервирование дробной крат-
ности, когда общее число приборов
l = 5, число приборов, необходимых для нормальной
работы,
h = 3, а кратность резервирования m = 2/3.
Используя формулу (7.2), получаем
P t CP t C P t CP t C P t
cl
ili j
i
jj i i j
i
jj
j
i
ij
i
i
lh
() () ( ) () () ( ) ()=−==
−−
====
0050
5
0
00
2
00
11
[
][
]
=⋅+ + +CP t CP t CP t CP t CP t CP t CP t CP t CP t
5
0
0
5
0
0
0
0
5
1
0
4
1
0
0
0
1
1
0
1
5
2
0
3
2
0
0
0
2
1
0
1
2
2
0
2
() () () () () () () () ()
Так как
C
5
0
=1; C
0
0
=1; C
5
1
=5; C
1
0
=1; C
1
1
=1; C
5
2
=10; C
2
0
=1; C
2
1
=2; C
2
2
=1,
то
P
C
(t)=P
0
5
(t)+5P
0
4
(t)
[
1
P
0
(t)
]
+10P
0
3
(t)
[
1
2P
o
(t)+P
0
2
(t)
]
=
=6P
0
5
(t)
15P
0
4
(t)+10P
0
3
(t).
Так как P
0
(t)=exp(
−λ
t), то
P
c
(t)=6e
5
λ
t
15e
4
λ
t
+10e
3
λ
t
.
Среднее время безотказной работы на основании формулы (7.4) будет
m
i
tc
i
=
+
=++
==
=
11
3
11
3
1
4
1
5
47
60
0
0
2
λλ λ
1958 час.
Определим частоту отказов f
c
(t). Имеем
ft
dP t
dt
eee
c
c
ttt
()
()
=− =− + =
−−
30 60 30
543
λλλ
λλλ
=
30
λ
e
3
λ
t
(e
2
λ
t
2e
−λ
t
+1)=30
λ
e
3
λ
t
(1
e
−λ
t
)
2
.
Определим
λ
с
(t). Получим
λ
λ
λ
λλ
c
c
c
t
tt
t
ft
Pt
e
ee
()
()
()
()
.==
−+
−−
30 1
61510
2
2
Задачи для самостоятельного решения
Задача 7.3.
Интенсивность отказов измерительного прибора
λ
=0.83
10
3
1/час. Для
повышения точности измерения применена схема группирования из трех по два (m=1/2 ).
Необходимо определить вероятность безотказной работы схемы
P
c
(t) , среднее время без-
отказной работы схемы
m
tc
, частоту отказов f
c
(t) , интенсивность отказов
λ
c
(t) схемы.
                   d Pc ( t )
             f c (t ) = −      = 1 2 λ e −2 λt − 2 4 λ ⋅ e −3λt + 1 2 λ ⋅ e                                                      −4 λt
                                                                                                                                         .
                      dt
Определим интенсивность отказов λс(t). Получим

              λ c (t) =
                           f c (t)
                                    =
                                       1 2 λ ⋅ 1 − 2 e − λt + e −2 λt
                                                                         .
                                                                                   (                                       )
                           Pc ( t )         6 − 8 e − λt + 3e −2 λt
       Задача 7.2. Для повышения точности измерения некоторой величины применена схе-
ма группирования приборов из пяти по три, т.е. результат измерения считается верным по
показанию среднего (третьего) прибора. Требуется найти вероятность безотказной работы
Pc(t), среднее время безотказной работы mtc такой системы, а также частоту отказов fc(t) и
интенсивность отказов λc(t) системы, если интенсивность отказов каждого прибора λ = 0,4 ⋅
10-3 1/час.
       Решение. В данном случае измерительная система отказывает в том случае, если от-
кажут из пяти приборов три и более, т.е. имеет место общее резервирование дробной крат-
ности, когда общее число приборов l = 5, число приборов, необходимых для нормальной
работы, h = 3, а кратность резервирования m = 2/3.
       Используя формулу (7.2), получаем
              l −h                             i                                        2                         i
Pc ( t ) = ∑ C P          i
                          l        0
                                    l −i
                                           ( t ) ∑ ( −1) Ci P0 ( t ) = ∑ C P
                                                              j       j    j                    i
                                                                                                5   0
                                                                                                     5− i
                                                                                                            ( t ) ∑ ( −1) j Ci j P0 j ( t ) =
              i =0                            j =0                                 i =0                          j =0

    5   0
                      0
                      0       0
                               0              1
                                              5      0
                                                      4
                                                          [       0
                                                                  1   0
                                                                       0       1
                                                                               1   0
                                                                                    1
                                                                                            ]        2
                                                                                                     5      0
                                                                                                             3
                                                                                                                 [
= C P ( t ) ⋅ C P ( t ) + C P ( t ) C P ( t ) − C P ( t ) + C P ( t ) C 20 P00 ( t ) − C 21 P01 ( t ) + C 22 P02 ( t )
    0    5
                                                                                                                                                ]
Так как
C50=1; C00=1; C51=5; C10=1; C11=1; C52=10; C20=1; C21=2; C22=1,
то
PC(t)=P05(t)+5P04(t)[1−P0(t)]+10P03(t)[1−2Po(t)+P02(t)]=
=6P05(t)−15P04(t)+10P03(t).
Так как P0(t)=exp(−λt), то
                                 Pc(t)=6e−5λt −15e−4λt+10e−3λt.
Среднее время безотказной работы на основании формулы (7.4) будет
              1       2
                               1     1 ⎛1   1  1⎞    47
  m tc =
              λ
                  ∑  i=0      3+i
                                  =     ⎜ +   + ⎟ =
                                    λ 0 ⎝ 3 4 5⎠    60λ
                                                        = 1958 час.

Определим частоту отказов fc(t). Имеем
                   d Pc ( t )
 f c (t ) = −                 = − 3 0 λ ⋅ e −5λt − 6 0 λ ⋅ e −4 λt + 3 0 λ ⋅ e −3λt =
                      dt
     −3 λ t −2 λ t
=30λe (e           −2e−λt+1)=30λe−3λt(1−e−λt)2.
Определим λс(t). Получим
                                      fc (t)         3 0 λ (1 − e − λ t ) 2
                          λ c (t) =            =                               .
                                      Pc ( t )   6 e −2 λt − 1 5e − λt + 1 0

                                                   Задачи для самостоятельного решения

     Задача 7.3. Интенсивность отказов измерительного прибора λ=0.83⋅10−3 1/час. Для
повышения точности измерения применена схема группирования из трех по два (m=1/2 ).
Необходимо определить вероятность безотказной работы схемы Pc(t) , среднее время без-
отказной работы схемы mtc , частоту отказов fc(t) , интенсивность отказов λc(t) схемы.