可靠度理论论文范文
时间：2023-10-29 02:43:22
可靠度理论论文篇1
关键词：钢板弹簧；鞍点逼近；可靠性设计
前言
可靠性学科就是定量的研究产品动态质量问题的一个学科。它对推动产品的设计、分析的现代化提供了必要的理论基础和分析方法，可靠性学科所包含的内容相当广泛，重要包括三个方面：可靠性数学、可靠性物理（失效分析）、可靠性工程。本章立足于国内为外可靠性方面的文献，总结了结构可靠性的基本理论以及结构可靠性的分析方法现状。鞍点逼近是由Daniels首次提出的一种非常有效的统计近似方法，鞍点逼近理论最大的特点就是公式简洁，计算速度快，逼近效果颇高，即使在极小样本量的情况下，也能够得到良好的逼近结果，这一优点在随机变量尾概率的求解上显得更加的突出[1-3]。
本文应用鞍点逼近技术对多片钢板弹簧进行了可靠性分析，在基本随机变量概率分布已知的情况下，可以迅速、准确地得到多片钢板弹簧随机响应的概率密度函数和累积分布函数，发展了机械零部件可靠性分析理论。
1.机械零件可靠性设计的鞍点逼近法
Y=g（X）概率密度函数（PDF）可以由下式表示[4]
（1）
式中y表示的是随机变量Y的取值，K''是Y=g（X）的累积母函数的二阶导数，ts是鞍点，可以通过下式求得
（2）
式中K'表示的是Y=g（X）累积母函数的一阶导数。根据Lugannani和Rice逼近样本均值尾概率的分布的鞍点逼近公式计算结构响应的的分布函数为[5]
（3）
式中，（）和φ（）分别表示标准正态分布函数的累积分布函数的CDF和概率密度函数PDF。
2.单片钢板弹簧的可靠性分析
各种车辆的钢板弹簧多半为中心受载的简支叠板弹簧，按一定宽度b将其截开重叠使用，工作应力为
（4）
式中P为载荷，b、h和l为板簧的宽度、厚度和长度，n为板簧的钢板片数。严格的说，应该考虑叠板之间的摩擦对工作应力的影响，不过实际上采用这种近似设计方法还是允许的。
根据应力-强度干涉理论，以应力极限状态表示的状态方程为
（5）
式中r为钢板弹簧的材料强度，基本随机变量向量为X=（r， P， l， b， h）T，这里基本随机变量向量X的均值E（X）和方差Var（X）是已知的，并且可以认为这些随机变量是服从正态分布的相互独立的随机变量。
某种汽车钢板弹簧的几何尺寸为（μb，σb）= （70，0.35）mm，（μl，σl）= （1100，5.5）mm，（μh，σh）= （6.5，0.0325）mm，载荷为（μP，σP）= （5537，276.85）N，材料强度（μr，σr）= （614，45.8）MPa，n=7。利用本文提出的鞍点逼近法分析单片钢板弹簧的可靠性。
3.结论
通过随机变量为正态分布的多片钢板弹簧实例，验证鞍点逼近理论分析计算机械结构的可靠性。通过计算机程序，快速、准确的得到了结构响应的密度函数与分布函数，并通过图形对比的方式，将鞍点逼近分析的结果与Monte-Carlo分析的结果进行了直观的对比，得到的结论是，利用鞍点逼近法无论是分析多片钢板弹簧的可靠性，能得到与Monte-Carlo法非常相近的结果。
参考文献：
[1]张义民. 汽车零部件可靠性设计[M]. 北京： 北京理工大学出版社，2000.
[2]张义民， 黄贤振， 贺向东等.任意分布参数平面连杆机构运动精度可靠性灵敏度设计[J]. 机械科学与技术， 2008， 27（5）： 684-687.
[3]金雅娟等.基于鞍点逼近的陶瓷刀具磨损寿命可靠性分析2010中国机械工程21 （12）1462-146
[4]DANIELS HE. Saddlepoint approximations in statistics[J]. Ann Math Statistics 1954， 25（4）：631C650.
可靠度理论论文篇2
（中国矿业大学〈北京〉机电与信息工程学院，中国北京100083）
【摘要】为了在缺少统计数据的情况下得到圆锥齿轮的可靠性，探讨了一个可行的方法，以常规圆锥齿轮的机械设计公式做基础，以其设计参数作为随机变量，并将从设计手册中查得的有关数据。最后运用由应力-强度干涉理论，概率论与数理统计的知识和变差系数法推导出的公式计算出圆锥齿轮的可靠性。以调制合金钢40Cr的圆锥齿轮为例，通过查阅资料得到其应力与强度均服从对数正态分布，并通过推导出的公式得到其齿面接触疲劳强度下的可靠度为0.8709，大小齿轮的齿根弯曲疲劳强度下的齿轮可靠度分别为0.98778,0.98956。结果表明该例子中的锥齿轮可靠度较高，与实际工况相吻合。
关键词 圆锥齿轮；可靠性设计；应力-强度干涉理论；变差系数法
StressStrengthInterferenceTheory-BasedonReliabilityDesignofBevelGear
DONGBinZHUZhan-jieZHANGTing-tingZENGGang
(ChinaUniversityofMiningandTechnology〈Beijing〉SchoolofMechanicalElectronicandInformationEngineering,Beijing100083,China)
【Abstract】Inordertogetthereliabilityofbevelgearintheabsenceofstatisticaldata,thepaperdiscussesapossiblemethodwhichisbasedonafoundationofconventionaldesignformulasandusetheirdesignparametersasrandomvariableswhichcanbegottenfromthedesignmanual.Finally,usetheformulawhichisdeducedbythestress-strengthinterferencetheoryandtheknowledgeofProbabilitytheoryandmathematicalstatisticsandCoefficientofvariationtodothereliabilitydesign.Inthispaper,weusethebevelgearsofmodulationofalloyfortheexample.Weobtaintheinformationthatgears’stressandstrengtharelognormaldistributionaccordingtosomerelevantdocuments.Thenwegotthereliabilityofthelittlegear’scontactfatiguestrengthoftoothsurfaceis0.8709,andthereliabilityofthelittlebearandbigbear’stoothrootbendingfatiguestrengthwere0.9878and0.9896.Theresultsshowsthatthegears’reliabilitiesarehigh,andconsistentwiththeactualworkingconditions.
【Keywords】Bevelgear;Reliabilitydesign;Thestress-strengthinterferencetheory;Coefficientofvariation
0引言
圆锥齿轮轮齿强度可靠性设计的理想方法，与其他零件类似，也应通过实验区的其应力分布（齿面接触疲劳应力分布，齿根弯曲疲劳应力分布）、强度分布（齿面解除疲劳强度分布、齿根弯曲疲劳强度分布）等可靠性数据，并在次基础上计算可靠度。但是，由于影响齿轮工作应力和强度极限的因素较多，其工作寿命又长，往往难以实际工作齿轮按实际使用工况进行试验并取得数据。
本文在缺少统计数据的情况下，根据国家标准GB/T12368—1990[1]和GB/T10062—1988[2],运用了可靠性设计理论[3-6],提出了对圆锥齿轮进行可靠性设计的一种计算方法，运用强度-干涉理论、随机变量函数的变差系数，以及传统机械设计的相关公式等理论进行圆锥齿轮的可靠性设计。首先经过查国标线图和相关文献得出各参数的均值和标准差，通过机械设计中的计算公式得出应力和强度的均值，再运用随机变量函数变差系数得出对应应力的相关变差系数，运用变差系数的原始定义求得相关应力和强度的标准差，最后通过联结方程得到可靠性系数，再代入相关公式得出可靠度。用这种方法算得的齿轮强度的可靠度数据虽然不及用试验统计数据算得的结果更精确，但也是有一定的实用价值的。
3结论
本文探讨了圆锥齿轮的可靠性设计方法，运用应力-强度干涉理论、变差系数和相关概率的知识定量地计算出了圆锥齿轮的可靠度。通过对实例调制合金钢40Cr圆锥齿轮的计算，得出该实例的齿面接触疲劳强度下的齿轮的可靠度和齿根弯曲疲劳强度下的齿轮的可靠度，该计算结果与实际的工况基本吻合，从而表明该方法有一定的实用价值。
参考文献
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［2］全国齿轮标准化技术委员会.GB/T10062)1988锥齿轮承载能力计算方法[S].北京:中国标准出版社,1988:2-10.
［3］张义民.汽车零部件可靠性设计[M].北京:北京理工大学出版社,2000:86-141.
［4］卢玉明.机械零件的可靠性设计[M].北京:高等教育出版社,1989:1-38.
［5］牟致忠.机械零件可靠性设计[M].北京:机械工业出版社,1983:238-272.
［6］张义民,林逸.汽车零件可靠性设计的二阶矩法[J].汽车工程,1993,15(6):345-349.
［7］刘惟新.机械可靠性设计[M].北京:清华大学出版社,1995:78-400.
［8］濮良贵,纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2005:224-225.
［9］周娜,张义民.圆锥齿轮可靠性设计[J].机械传动,2008,4:25-27.
［10］现代机械传动手册编辑委员会.现代机械传动手册(第2篇齿轮传动)[M].北京:机械工业出版社,2002:254-268.
可靠度理论论文篇3
关键词：结构设计方法；可靠度；教学方法；概念与原理
作者简介：张振浩（1980-），男，广西钦州人，长沙理工大学土木与建筑学院，讲师；杨伟军（1962-），男，湖南益阳人，长沙理工大学土木与建筑学院，教授。（湖南长沙410114）
基金项目：本文系长沙理工大学桥梁工程湖南省高校重点实验室开放基金资助项目（项目编号：09KA02）的研究成果之一。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）11-0078-02
一、“荷载与结构设计方法”课程特点及重要性
“荷载与结构设计方法”课程的教学对象是土木工程专业三年级本科学生，这是一门土木工程专业的专业基础课程，其先修课程是“概率论”、“数理统计”、“结构力学”等，学习了这门课程之后将为后续的“钢筋混凝土结构”、“结构设计原理”、“钢结构”等课程打下基础。
荷载与结构设计方法是结构理论与概率论、数理统计等数学理论相结合的一门新兴学科，重点介绍常用的结构可靠度计算和设计方法以及结构可靠度设计统一标准与现行设计规范的联系。[1]20世纪70年代以来，结构可靠度理论在工程结构领域进入实用阶段，许多国家都致力于建立结构可靠性理论为基础的结构设计规范体系。我国工程技术界非常重视结构可靠性问题，先后编制了《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50153-92）等多个统一标准。教学主要目的是使学生掌握结构可靠度理论及加深理解并运用好这些统一标准及相应的设计规范体系。
该门课程的教学重点包括：可靠性理论的一次二阶矩方法即近似概率法（水准Ⅱ），主要学习中心点法、验算点法；荷载及抗力的统计分析；结构可靠性设计，包括我国“统一标准”采用的设计可靠指标，实用设计表达式以及表达式中各分项系数（荷载分项系数、荷载组合系数、结构抗力分项系数、结构重要性系数）的确定原则方法；结构体系可靠度。全课程教学学时为16课时，教学安排如表1所示。可见，课时少、难度大而内容重要是这门课的特点，也是这门课程教学的最大突出矛盾。
二、“荷载与结构设计方法”教学存在的突出问题
1.重视程度不够
由于各种原因，有些高校在土木工程专业的课程设置上对“荷载与结构设计方法”这门课程的重视不够，教学课时曾一再被压缩。同时教学内容除了结构可靠度理论外，还增加了“荷载”这一块的内容，包括重力荷载、风荷载、地震荷载、土压力等，这使得可用于教授结构可靠度理论的学时更为减少。[2]另一方面，学生本身也对课程的重要性认识不够，普遍认为结构可靠度知识对今后工作的帮助不大，在工程实践中不需要用到“如此高深”的理论。因此，若非考研需要，一般的学生均对该课程兴趣不大，投入学习的时间也较少。此外，课程设置上该门课程学时及学分的减少，也潜移默化地使得学生认为该门课程不太重要。
2.课程内容难度较大
结构可靠理论在土木工程结构设计中处于“统领”的指导地位，由于所站的层次较高，结构可靠度理论的基本概念本身就比较抽象，尤其目前一般将这门课程安排在钢筋混凝土结构、结构设计原理等课程前学习，学生在对钢筋混凝土结构设计完全没有接触了解的情况下，理解结构可靠度基本概念较为困难，抓不住要领。其次，结构可靠度的计算方法也颇为复杂。虽然课程只要求学生掌握基本的一次二阶矩方法，但学生仍普遍感到很是吃力。中心点法相对而言概念较清楚、计算比较简单，学生基本能掌握，但该法仅是可靠度计算的初级方法。对于需要重点掌握的验算点法学生就感觉难度较大了。公式推导复杂，计算步骤繁多，而且需要重复迭代计算，这些困难往往让学生望而却步。因此学生概念理解模糊、对计算过程一头雾水颇为常见，学生对验算点法的学习仅仅是进行生搬硬套的模拟，没有理解公式的含义，更不去探究这样计算的原因。
3.相关知识环节脱节
“荷载与结构设计方法”是在概率论、数理统计、高等数学、结构力学等课程知识的基础上进行学习的。这些相关课程的有机融合是学习好结构可靠度理论的前提，若已学知识理解不深刻和掌握不牢固，学习这门课程就会遇到很大困难。学生感觉这门课程难学的一个重要原因就是相关知识环节的脱节。结构可靠度计算对数学基础要求较高，尤其对概率论、高等数学要有很好的掌握。如中心点法、验算点法的可靠指标计算公式推导中均用到多元函数的泰勒级数展开，而在高等数学中一般只是学习一元函数的泰勒级数展开，对二元函数的泰勒级数展开仅粗浅涉及，由于学生对这些相关数学知识掌握程度不够，造成知识脱节的现象，学习起来较为困难。此外，还有一重要原因是学习“荷载与结构设计方法”课程与学习高数、概率论等数学课程的时间间隔较大，往往间隔一两个学期，致使已学知识生疏，也存在着知识脱节的问题。
4.对规范较为陌生，掌握不够
熟悉规范是土木工程专业技术人员的基本素质，学习“荷载与结构设计方法”课程的目的之一就是加深学生对规范重要性的认识及对规范内容的理解。由于客观不确定性的存在，土木工程结构的安全设计实际上是受国家经济条件约束的风险决策过程，决策是要在结构初始建造费用和未来可能的倒塌损失之间进行权衡。而这通常就是由国家的结构设计规范来控制和实现的。自20世纪70年代以来，许多国家都致力于建立结构可靠性理论为基础的结构设计规范体系。我国也自1984年起先后完成了第一层次的工程结构设计可靠度统一标准和第二层次的建筑、公路、铁路、港口、水利等各领域工程结构可靠度设计统一标准的编制工作。[3]因此，掌握和理解结构构件可靠度计算和设计方法以及结构设计统一标准与现行设计规范的联系，是本课程的重要学习目的之一。但绝大多数学生对相关规范不闻不问，去图书馆查阅规范的学生相当少，更谈不上对规范内容进行联系学习与理解了。
5.不熟悉计算机编程语言
“荷载与结构设计方法”课程需要重点掌握的验算点法，其公式不仅数目较多，而且较为复杂，关键的是最终求解出可靠指标需要采用迭代计算的方法。因此，使用该方法计算可靠指标若能借助计算机编程计算，则会大大减小计算工作量，而且也会对方法本身有更深入的理解。虽然学生在二年级时一般均选修学习过C语言或Fortran语言，但学习不够深入，相当部分学生在计算机编程方面的训练较为欠缺，能够完整地编好程序并且调试通过的极少。虽然教学大纲中没有要求学生掌握语言编程计算可靠指标，但此类训练会让学生对可靠度计算方法的理解大大加深，同时可以培养学生熟练使用计算机的能力，这也是土木工程专业人员采用先进计算分析手段的体现。
三、主要解决措施
1.引导学生加强重视，激发学生学习兴趣
在当前高校学生课程压力普遍较大的情况下，增加课程学时是不切实际的。因此，要着重加强作为学习主体的学生对这门课程的重要性认识，让学生在课后能自主地投入更多的时间精力去学习。要向学生反复阐明土木工程结构设计的可靠度背景和结构设计所需要满足的可靠度要求，进而引导学生认识到可靠度理论是指导结构设计以及制订结构设计规范的基础性理论，在土木工程结构设计中占有指导性的重要地位。在引导学生认识课程重要性的同时，还应进一步激发学生的学习兴趣。如在讲可靠度理论之前花些时间介绍结构可靠度理论的研究发展历程，吸引学生的注意力，告诉学生结构可靠度理论目前为止还有哪些问题是没有解决的，激发起学生跃跃欲试的学习劲头。总之，在学生对这门课程的意义感到茫然的时候，教师也应加强重视，用细心、耐心和恒心来做好这门课程的教学工作。
2.构建教学内容的知识连贯性和系统性
由于“荷载与结构设计方法”与高等数学、概率论等课程具有密切的联系，为避免或减小学生由于相关数学知识脱节的问题，宜在开始教授可靠度理论前花两课时的时间来给学生复习并补充与可靠度理论密切相关的数学知识，使整个可靠度理论在教学内容上具有良好的知识连贯性与系统性。教学实践证明这一点很有必要，若一开始就进入可靠度理论，由于高数、概率论的学习时间间隔太久，即使是数学基础好的学生也会是一知半解。此外，在课堂上的数学知识复习和补充之后，还要注意布置一定量针对性的课后作业，让学生切实温故而知新，为学习可靠度理论打下良好基础。可靠度理论的学习，可以将相关知识连贯性、系统性地有机串联起来，这将促进学生对专业知识掌握的提高和升华，更培养了学生的学习能力。
3.要特别注重概念阐释与原理讲解
结构可靠度理论之所以难学，是因为概念抽象、计算原理复杂，因此在教学当中要特别注重概念的透彻阐释与原理的详细讲解。[4]概念的阐释除了让学生明白其内涵外，还要从其外延去讲解。如结构可靠性的概念，将其内涵阐述结构在规定时间内、在规定条件下完成预定功能的能力；同时还应足够宽广地、没有遗漏地对其外延进行描述，结构可靠性包括结构的安全性要求、适用性要求、耐久性要求。学生从概念的内涵和外延去理解，既全面又不抽象，较容易做到对概念的掌握全面而准确。[5]
结构可靠度计算方法是荷载与结构设计方法这门所要重点学习掌握的内容之一。但由于计算过程与计算原理均颇为复杂，所以学生学习起来特别吃力。以验算点法为例，一次计算过程就需要历经当量正态化、计算方向余弦、写出验算点坐标与可靠指标间的关系、求解可靠指标、由可靠指标求解验算点坐标新值等一系列步骤，应用的公式多达五、六个，而且需要重复以上计算流程若干次才能求得最终结果。不少学生对验算点法的学习就是照葫芦画瓢，由于对计算原理的不理解，所以即使是照着老师讲的计算步骤一步一步做，也都是生搬硬套，容易出错。由于计算过程步骤本身就比较复杂，加上课时限制，一些教师在教学上有重计算过程而轻原理讲解的现象。为了避免学生知其然而不知所以然的情况，教师应该加强计算原理的阐释，对所要使用的公式要详细地推导，虽然计算原理、公式推导更为复杂，但教师必须有足够的耐心和细心辅导学生。学生只有在理解了计算原理的情况下，才能真正掌握好验算点法。
4.课程成绩评定宜注重激励学生
课程学习成绩的评定是对学生基础理论知识掌握情况和分析解决问题能力的综合反映，同时也是激励学生更进一步学习的手段。对于这门课程理论较深较难掌握的情况，对学生学习成绩的评定更要讲究科学，对这门课宜采用“平时教学严，考核相对松”的方式。目前该门课的成绩评定一般采用平时成绩加考试成绩的综合评价办法，其中平时成绩占40%，考试成绩占60%。对于平时成绩，不能只根据考勤、课堂和课后作业的情况来打分，为鼓励学生采用计算机语言进行编程，通过手算进行比较加深对算法的理解，虽然教学大纲中没有此项要求，但凡进行了计算机编程练习的学生都应加分，调动其学习积极性。对于考试成绩的打分，也不宜过于严格苛刻，打出来的成绩应该是让学生体验到通过自己的努力学习所获得的成绩是肯定，而不是令人泄气的过低分数。这样对激发学生在课后甚至是课程结束后仍有意愿自主地去学习这门课程知识是有重要意义的，尽量达到整门课程教学效果的最优化。
四、结束语
在“荷载与结构设计方法”课程的教学实践中，针对发现的问题采用相应的改进措施，收到了较好的教学效果。学生自我获取知识的能力、分析解决问题的能力均得到了良好培养和不同程度的提高。学生反映课程的强化教学对后续课程“钢筋混凝土结构”、“结构设计原理”等有很大的帮助，本科毕业后继续攻读研究生的学生更是反映这门课程的学习对创新思维具有的重要意义。
在今后的“荷载与结构设计方法”课程教学中，应进一步注意到这门课程所具有的数学与力学相结合的特征，教师要充分认识到这种知识体系的结合性，基于这种认识并结合实际工程背景来讲解基本知识点和概念，给学生传授正确观念，更为深刻地理解结构可靠度的理论。同时教师还要紧跟学科发展的动态，这样才能始终站在学科发展的前沿，给学生传授最新的理论和知识。这对于提高本科教学水平，完善高校教学职能具有重大的意义。
参考文献：
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[3]杨伟军.服役结构可靠度理论及其应用[M].长沙:中南工业大学出版社,2000.
[4]张小刚,林小嵩.适应大土木要求的荷载与结构设计方法知识点讲解研究[J].高等建筑教育,2006,15(4):74-78.
可靠度理论论文篇4
论文关键词：预算信息披露，可靠性
一、引言
在信息披露的研究中，国内外学者对历史性会计信息含量的研究比较多，尤其集中在强制性披露的会计信息质量的研究方面，对预测性会计信息的研究也主要集中在IPO公司和证券分析师的盈利预测研究，对管理层的预测性信息研究相对较少。
预算信息作为一种预测性信息，笔者查阅文献发现，现有有关预算信息披露的研究也只有少量的规范性研究，目前国内还没有专门的文献对预算信息自愿披露行为及其可靠性进行实证研究。在盈利预测信息由强制性披露改为自愿性披露的情况下，笔者对当前我国上市公司预算信息披露的可靠性进行研究，找出影响预算可靠性的因素，可以发现公司预算的质量和水平，反映公司治理的效率。
二、理论分析与研究假设
预算信息披露作为一种预测性信息，我们可以借鉴现有盈利预测的研究成果对其进行一定的研究。下面经过理论分析，提出研究假设，作为本文的研究重点。
1、外部环境变动与预算信息披露可靠性
预测是一种基于目前客观性情况推测未来趋势的主观性行为。对于预测的准确性，一方面取决于预测所涉及的预测期间的长短，预测期越长财务管理论文，面临的不确定性越大，从而预测的准确性也就越差。另一方面，公司预测期间的盈利变动幅度（程度)也是影响预测准确性的重要因素，盈利变动程度越大，代表盈利越不稳定，即盈利增长幅度或降低幅度越大，预测的误差就大，则难以对下期盈利进行比较准确的预测。由于预算活动属于预测行为，二者具有相似性，故本文提出以下假设。
假设1：外部环境变动幅度与预算的可靠性负相关论文格式范文。
2、股权集中度与预算信息披露可靠性
传统理论认为，股权结构越分散，单个股东就无力去监督经营者，容易形成“内部人控制”现象。随着股权集中度的提高，大股东就更有动力和能力去监督经营者，提高经营者管理效能，从而减少成本。但是，在股权过度集中的情况下，比如我国上市公司就存在严重的“一股独大”现象，大股东较容易操控上市公司，这样，大股东实际上成为上市公司的“内部人”。Laporta等(1999)发现股权集中度与财务报告质量负相关。Fan(2002)分析东亚国家股权结构与盈余信息含量时指出，控股股东运用控制权对中小股东进行“掏空”时，控股股东会操纵盈余信息，这降低了信息披露的可靠性。同时，控股股东为避免外部股东的密切监督，也会降低信息披露的充分性。
假设2：公司股权集中度与预算可靠性负相关。
3、会计事务所审计与预算信息披露可靠性
会计事务所站在独立、客观、公正的立场上对公司盈利预测报告进行审核，可以在一定程度上保证盈利预测的实现。相对来说，声誉越高、规模越大的会计事务所的审计质量也较高，致使公司预算的误差较低。由于国际“四大”会计事务所的声誉较高，他们对上市公司具有更严厉、更广泛的信息披露要求（Graswell和Taylor，1992），通常认为经“四大”会计事务所审核的预算报告比经“非四大”会计事务所审计的预算报告的可靠性要高。蒋义宏、魏刚（2001）研究认为会计事务所审计对预测的可靠性有一定的影响。
假设3：经过“四大”会计事务所审核的预算报告的可靠性较高。
4、财务杠杆与预算信息可靠性
公司资产负债率越高，说明公司面临较多的市场风险。根据融资优序理论，公司的资本来源在考虑资本成本的情况下财务管理论文，通常会优先选择内部融资，再是股权融资，最后才是债务融资。但内部筹资有限，配股和期权融资受公司盈利能力和业绩影响，外部债务融资面临的风险较大。从而公司有操纵盈利预测和进行盈余管理的可能性，预算的可靠性也就越低。
假设4：资产负债率与预算可靠性呈负相关关系。
5、公司治理机制与预算信息披露可靠性
公司治理机制反映了公司的基本特征。董事会规模、监事会规模、独立董事比例和董事长与总经理是否两职合一等公司治理变量对公司的盈利预测和预算信息披露可能产生影响，通常认为，董事会规模和监事会规模越大、独立董事比例越高，越能监控和约束公司管理层的机会主义行为，可以降低CEO或董事长控制董事会的可能性，促进信息的透明化和保护中小股东的利益；而且聘任有能力的外部董事参与公司决策，会促使公司管理层披露更多的信息，从而对预算信息披露产生一定的影响。这显然也会影响到预算信息披露的准确性和可靠性。
假设5：公司治理特征对预算可靠性有系统影响论文格式范文。
6、成本与预算信息披露可靠性
笔者在研究预算信息自愿披露行为中，预期成本与预算信息自愿披露行为负相关，并得到了实证检验，即成本越大，公司越不愿意披露预算信息。通常情况下，成本能影响公司管理层的信息披露行为，从而也对信息披露的可靠性产生一定的影响。
假设6：成本对预算信息披露的可靠性有系统影响。
7、信息性质与预算信息披露可靠性
信号传递理论认为，信息披露能向外界释放有关公司基本信息和私人信息的信号，以缓解信息不对称问题，促使投资者理性投资和决策，减少成本。管理层在有利好消息时，通常会向投资者披露更多信息(Clarkson，1992)。笔者在研究预算信息自愿披露行为中，已理论分析和实证检验得出信息性质与预算披露行为正相关的结论，即公司有利好信息时，管理层对公司前景持乐观态度，也更愿意披露来年的预算。因此，信息性质对盈利预测披露行为产生影响，从而也造成盈利预测误差存在差异（张翼、林小驰，2005）。
假设7：信息性质对预算信息披露的可靠性有系统影响。
三、研究设计
1、样本选择及数据来源
本文选取我国深市和沪市的A股上市公司2005-2008年共4年的年度公开数据。在原来研究预算自愿披露行为的3595家样本中，我们筛选出对预算进行披露了的公司，有1215家。经过数据整理财务管理论文，剔除异常值和数据缺失的样本，最终得到1189家样本公司。所有样本都剔除了金融类公司和PT公司。预算数据来自于各年度财务报告中的披露，笔者从其“董事会报告”一栏中一一查出，并经手工整理。财务报告主要从巨潮网中下载，其他如公司理治、董事会特征、会计事务所审计等变量的数据来自于CSMAR数据库。
2、变量设计
笔者将会用到的变量指标进行了整理和归类，所有解释变量和控制变量指标的选取都参考了国内外著名学者的研究成果，并进行了取舍和适当修正，使得各指标具有很强的代表性。各具体变量及定义如表1所示。
表1 变量描述表
变量名称
变量指标描述
度量
因变量
Error
预算误差，代表预算的可靠性（也可称之为预算编制松弛）
（营业收入预算数-当年营业收入实际数）/当年营业收入实际数的绝对值[2]
自变量
Cost
成本
管理费用与营业收入之比
News
是否拥有“好”消息
哑变量：有取1，没有取0。收入预算数大于当年收入实际数，为好消息，否则为坏消息[3]
Ceodual
董事长与总经理两职是否由同一人担任
哑变量：是取1，否则取0
Board
董事会规模
为董事会成员数
Ourdir
独立董事规模
为独立董事人数
Supervise
监事会规模
为监事会成员数
Environ
外部环境变动幅度
为小行业营业收入年度增长率
Audit
财务报告是否由国际“四大”会计事务所审计
哑变量：是取1，否取0
Square
股权集中度
赫尔芬德指数，等于公司前10位股东持股比例的平方和
Liability
财务杠杆
资产负债率
控制变量
Size
资产规模
为公司总资产的对数。
Year
年份虚拟变量
哑变量：若年度为2006，Year=1，否则取Year=0，依次类推
Industry
行业
哑变量：若为制造业，取1，否则取0
3、模型设计
本文采用多元线性回归模型检验预算的可靠性。
Error=a0+a1Environ+a2Cost+a3Ceodual+a4Board+a5Ourdir+a6Supervise+a7Audit+a8News+a9Square+a10Liability+a11LgSize+a12Industry+a13Year+ε
四、统计分析
1、描述性统计分析
我国证监会于2004年12月31日条款规定，若公司公开披露过本年度的盈利预测，其利润的实际数较预测数低10%以上或较预测数高20%以上，要求公司详细阐明造成差异的原因。于鹏（2007）将盈利预测的准确性（可靠性）范围定义为预测误差在10%以内论文格式范文。本文将预算相对误差进行分类，不管是预算数是“高估”了还是“低估”了，只要误差绝对值位于0-10%、10%-20%和20%以上的，就分别认为预算是准确的、比较准确的和不准确的。
表2报告了预算相对误差的分布情况。从各年份和整体上看，预算误差在0-10%范围内的公司比例在06年、07年和08年分别为50.99%、44.31%和42.83%，三年的平均值为45.33%，可以看出，我国有近一半上市公司的预算是准确的，但公司所占比例有逐年下降的趋势；与之相反的是，预算误差在10%-20%范围内的上市公司数有逐年增加的趋势；预算误差在20%以上的公司比例没有太大波动，各年份和整体平均值的公司比例保持在25%-30%之间；预算误差在10%-20%范围内和20%以上的公司比例在各年份和整体平均值上都是相当的；各年度的预算误差平均值分别为14.55%、16.16%和17.23%，有逐年增加的趋势，且三年整体的平均值为16.24%财务管理论文，说明我国上市公司的预算总体上是比较准确的，可靠性一般，但可靠性越来越差。
表2 预算相对误差统计表
年份
预算误差范围
各年度预算误差均值
0-10%
10%-20%
20%以上
2006年
155（50.99%）
72（23.68%）
77（25.33%）
304（14.55%）
2007年
148（44.31%）
91（27.25%）
95（28.44%）
334（16.16%）
2008年
236（42.83%）
165（29.95%）
150（27.22%）
551（17.23%）
合计
539（45.33%）
328（27.59%）
322（27.08%）
1189（16.24%）
表3反映了各变量的基本信息。在1189家样本公司中，预算误差均值为16.24%，从整体上看，预算准确性比较好，可靠性一般；外部环境变动均值为25.47%，公司面临的环境具有较强的不稳定性；成本均值为7.85%；董事长和总经理两职合一的样本有124家，占10.43%，董事会规模平均有9.5人，独立董事人数平均为3.3人，监事会规模平均为4.2人；公司财务报告由国际“四大”会计事务所审计的公司有67家，占5.65%，说明绝大部分公司还是选择“非四大”国际会计事务所审计；有利好消息的公司共996家，占83.77%，说明绝大部分公司有利好消息；股权集中度均值为19.08%，最大值达70.29%，说明我国“一股独大”现象非常严重；资产负债率均值为52.14%。
表3 描述性统计
变 量
均值（1/0或总数）
中位数
标准差
最小值
最大值
Error
0.1624
0.1127
0.1673
0.0000
0.9892
Environ
0.2547
0.1943
0.4694
-0.3395
12.5749
Cost
0.0785
0.0610
0.0767
-0.1498
0.9809
Ceodual
124/1065
Board
9.5374
9.0000
1.9660
2.0000
17.0000
Ourdir
3.3263
3.0000
0.7405
1.0000
6.0000
Supervise
4.2330
4.0000
1.4744
1.0000
13.0000
Audit
67/1122
News
996/193
Square
0.1908
0.1652
0.1226
0.0099
0.7029
LgSize
9.3429
9.3102
0.4210
7.9667
11.2749
Liability
0.5214
0.5252
0.2339
0.0348
5.0638
Industry
806/383
2、变量相关性分析
相关性分析只是揭示了变量两两之间的相关关系[4]。本文的相关性分析结论如下：公司具有的信息性质与预算误差显著负相关；资产负债率与预算误差显著正相关；外部环境变动指标与预算误差正相关，但在Pearson系数下统计不显著；董事长与总经理两职合一、监事会规模、国际“四大”会计事务所审计与预算误差负相关，但统计不显著；成本、董事会规模、独立董事规模和股权集中度分别与预算误差正相关，但统计都不显著；单变量相关分析只是简单地介绍了变量两两之间的关系，在多元回归分析中，我们可以进一步有效地揭示解释变量与被解释变量之间的关系。此外，相关分析表中各个变量之间的相关系数都比较小（都小于0.5），不存在高度相关性，表4中的每个变量的VIF值都小于5，故模型中变量之间不存在多重共线性。
3、回归分析
在利用Eviews、SPSS软件回归检验中，利用怀特检验，我们发现模型有异方差现象，通过加权最小二乘法（WLS）对模型进行修正，最终消除了异方差。又模型的D-W值为2.047，说明模型没有自相关现象。模型的F值为39.833，在0.01显著性水平下通过了检验，同时，修正的R2值为0.314财务管理论文，说明模型成立，具有一定的研究意义和解释力。
我们发现，成本与预算误差显著正相关，即成本越大，预算越不准确，预算的可靠性就越低；通常成本越大，公司越不愿意披露预算信息，同时，对预算信息披露了的公司，成本越大的公司，预算的可靠性也比较差。具有“好消息”的公司与预算误差显著负相关，即具有利好消息的公司，预算的误差越小，其可靠性就越高；通常具有“好消息”的公司更愿意披露预算信息，同时，对预算进行了披露和具有“好消息”的公司，预算的可靠性比较高。国际“四大”会计事务所审计与预算误差显著负相关，即经过国际“四大”会计事务所审计的公司，其预算的误差较低，可靠性相对就高，这些与本文的预期相一致，假设得到了检验。资产负债率与预算误差显著正相关，即资产负债率越高的公司，虽然自愿披露了预算信息，但预算的误差也越大，其可靠性也就低，这也与本文预期相一致。
在董事会特征变量中， 董事长和总经理两职合一、董事会规模、独立董事规模都与预算误差正相关，但统计不显著。由于我国特殊的公司治理结构，我国上市公司“一股独大”现象严重，大股东有较强的控制权和表决权，董事会成员内部存在普遍的“搭便车”行为，同时，我国的独立董事制度还不完善财务管理论文，独立董事的专业胜任能力与工作精力和态度严重影响到独立董事制度的有效运行，致使独立董事制度未起到应有的作用，董事会治理效率和作用并没有显著提高。监事会规模也与预算误差不显著正相关，通常情况下，监事会只起到对董事会和管理层的监督作用，对他们的行为进行监控，但无权加以干涉，所以，监事会对预算可靠性没有实质性影响。
此外，公司规模、行业虚拟变量和年份虚拟变量作为模型的控制变量也与预算误差正相关。公司规模不同，行业不同，公司所面临的内外部环境也就不同，资产的配置也不一样，故预算的可靠性也就不同。样本在各年度由于公司不同、数量不同、环境不同，故各年度的预算可靠性也不一样论文格式范文。
表4 回归检验表
Variables
Unstandardized Coefficients
Standardized Coefficients
t
Sig.
Collinearity Statistics
B
Std. Error
Beta
Tolerance
VIF
Constant
0.290***
0.044
6.607
0.000
Environ
0.006
0.004
0.044
1.462
0.144
0.635
1.575
Cost
0.063***
0.023
0.078***
2.682
0.007
0.682
1.466
Ceodual
0.006
0.004
0.042
1.325
0.185
0.562
1.778
Board
0.001
0.002
0.043
0.825
0.410
0.211
4.748
Ourdir
0.005
0.004
0.058
1.149
0.251
0.229
4.362
Supervise
-0.001
0.001
-0.032
-1.060
0.289
0.641
1.560
Audit
-0.031***
0.007
-0.106***
-4.194
0.000
0.902
1.109
News
-0.069***
0.005
-0.340***
-13.048
0.000
0.848
1.179
Square
0.072***
0.016
0.125***
4.578
0.000
0.769
1.301
Size
-0.021***
0.005
-0.137***
-4.466
0.000
0.611
1.637
Liability
0.093***
0.008
0.301***
11.156
0.000
0.796
1.257
Industry
0.014***
0.004
0.113***
3.858
0.000
0.675
1.482
06Year
0.020***
0.004
0.161***
4.705
0.000
0.492
2.030
07Yeay
0.032***
0.004
0.274***
7.212
0.000
0.399
2.505
R Square
0.322
Adjusted R Square
0.314
F Change
39.833
Sig. F Change
0.000
Durbin-Watson
2.047
注：***、**、*分别代表1%、5%、10%的显著性水平。
4、稳定性测试
在稳定性测试中，我们可以从总样本中随机抽取三分之一的样本数，再进行回归检验，看回归结果是否与总样本回归结果一致[5]。在1189家披露了预算信息的公司中，我们随机抽了350家公司对模型进行了回归检验，检验结果与本文上述的结论基本一致（限于篇幅，本文省略了回归结果表），所以本文通过了稳定性检验。
五、研究结论与未来研究展望
在描述统计方面，我们发现，有近一半的上市公司的预算误差维持在10%以内，预算误差均值为16.24%，说明我国上市公司预算的可靠性较一般；且预算误差逐年上升，预算的可靠性越来越差。
在多元线性回归检验中，我们发现，成本与预算误差显著正相关，即成本越大，预算越不准确，预算的可靠性就越低。具有“好消息”的公司与预算误差显著负相关，具有利好消息的公司，预算的误差越小财务管理论文，其可靠性就越高。国际“四大”会计事务所审计与预算误差显著负相关，经过国际“四大”会计事务所审计的公司，其预算的误差较低，可靠性相对较高。财务杠杆与预算误差显著正相关，资产负债率越高的公司，虽然披露了预算信息，但预算的误差也越大，其可靠性也越低。在董事会特征变量中，董事长和总经理两职合一、董事会规模、独立董事规模都与预算误差正相关，但统计不显著。监事会规模也与预算误差不显著正相关。此外，公司规模、行业虚拟变量和年份虚拟变量作为模型的控制变量也与预算误差正相关。
对后续预算信息披露的研究，笔者认为同时发行A股和B股的公司由于面临更严格的市场监管和信息需求，预算信息披露的可靠性应该较高，故样本选择可以扩展到B股上市公司，进而比较A股与B股上市公司的信息披露差异。再者，地区市场化水平不同，面临的环境和市场竞争程度也不同，从而信息披露透明度和披露水平也不同，因此，我们也可以考虑把这些因素引入预算信息披露的研究中。
参考文献
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[5]Clarkson，P.A. Dontoh，G. The voluntary inclusion of earningsforecasts in IPO prospectuses[J].Contemporary Accounting Research.1992，(Spring):601-626.
[6]Chen，C.J.P. Jaggi，B. Association between independentnon-executive director， family control and financial disclosure in Hong Kong. Journal of Accounting and Public Policy，2000，19:285-310.
[7]Fan，J.P.H. T.J.Wong. Corporate ownership structure and theinformativeness of accounting earnings in East Asia.[J].Journal of Accountingand Economics，2002，(33):401-425.
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[9]Craswell，A.Taylor S. Discretionary disclosure of reserves byoiland gas companies: an economic analysis[J].Journal of Business Finance and Accounting，1992(19):295-308.
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[11]Laporta，R. A.Shleifer. Corporate Ownership around the World.Journal of Finance. 1999(54) : 471-517.
可靠度理论论文篇5
关键词 基础理论；可靠性系统工程；基础技术；故障
中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0154-01
本文主要以可靠性系统工程最初构成进程为根本，并进一步论述可靠性系统工程涵义，以此提出相应理论机制及技术框架，对可靠性系统工程这一学科远景做开端瞻望。
1 回顾可靠性系统工程形成
20世纪80年代末期，国外在可靠性、维修性及保障性等工程方面发展迅速。其发展趋势体现在如下两方面：1）RMS指标有效综合；2）RSM工程技术体系得以综合。90年代早期，又发展了并行工程这一新概念。与此同时，欧洲一些国家也将可靠性工程技术、维修性工程技术、维修保障工程技术等相关技术进行有机综合，发展成可信性技术。
中国在可靠性工程方面源起于20世纪60年代，中国在可靠性工程方面首先得到发展的是电子工业部门。随后在航空、航天等多个领域逐渐兴起。80年代初期，我国在现代化武器等装备进行研制中已经推行并实施RMS工程，且取得卓越成就。中国不仅汲取国外较为先进科学技术，也总结了自身缺点和不足，以此形成符合我国实际国情并具有实践性RMS工程。20世纪90年代初期我国提出了可靠性系统工程这一理论框架，从而对我国RMS工程在应用与发展方面进行相应指导。从那以后，这一理论在经过实践基础上得以不断发展和完善。作为一门学科而言，可靠性系统工程必然具备其特有内涵。
2 对可靠性系统工程进行定义
当代质量观显示，工程装备质量不仅包括装备功能性，同时还包括装备自身可靠性、装备耐用性、装备环境适应性、装备维修性、装备测试性、装备保障性以及装备安全性等装备所具有的重要属性。经过对这些装备属性有效研究与分析，我们不难发现，装备故障不但受装备性能属性影响，也与装备其他属性脱不开干系。
可靠性系统工程作为一个科学体系，是对产品有效过程同产品发生故障斗争进行有效研究，可靠性系统工程从系统整体性以及系统与外界环境之间辩证角度进行剖析，对产品故障机制及其发生规律，产品发生故障在预防方面、控制方面及修复方面理论和方法进行研究，并运用相关理论与机制开展一系列技术活动和管理活动等。
可靠性系统工程大体具备整体性、综合性、择优性与社会性等特征，且各个特征紧密联系、相互影响。整体性指的是可靠性系统作为一个简单整体，其自身涵盖可靠性系统工程同产品在保障方面相关联较为完整且充实理论和技术；综合性指的是可靠性系统工程同时具备时间性与空间性，且为二者结合；择优性指的是可靠性系统具备能够量化这一目标，并在此基础上对系统进行综合且有效优化配置；社会性指的是可靠性系统工程不仅涵盖系统技术，也涵盖了系统管理。
3 可靠性系统工程学科内涵
可靠性系统工程以独立学科形式出现，其内涵可以通过基础理论与技术以及集成技术这三个层次分别进行阐述。可靠性系统工程在其基础理论方面，主要指的是对于系统工程故障规律合理解释，其中包含故障发生及其表现规律等。可靠性系统工程在其基础技术方面主要以可靠性系统工程基础理论为基础，进而形成故障在预防、控制及其修复方面技术。集成技术主要以可靠性系统工程基础理论和可靠性系统工程基础技术为基础，进而形成用于产品设计和分析、产品生产保证、产品运用和保障、产品试验和评价、产品综合论证等应用技术，并以此提高可靠性系统应用能力。
3.1 可靠性系统基础理论
产品正常独立运行与产品故障发生均为产品基础行为，然而一旦产品投入使用，往往无法预测产品将有怎样故障产生，未来对产品发生故障进行有效预防、合理控制并及时修复，我们必须掌握产品发生故障相关原因及其机制。若不了解产品发生故障原因及其机制同故障变现规律，我们将无法有效预防产品发生故障，且产品故障不能得到技术解决。
产品发生故障主要是由产品原材料、结构、生产工艺、使用方式、使用环境以及认为因素等原因造成。有效揭示产品故障内因和故障外因相互之间耦合作用所导致故障发生机制及故障表现规律对可靠性系统工程研究可谓重中之重。综合对产品故障发生原因进行考虑，分析故障发生随机性、故障发生确定性及故障发生模糊性，揭示故障发生客观规律，便是可靠性系统工程基础理论。
3.2 可靠性系统工程基础技术
可靠性系统工程基础技术指的是以故障产生规律为基础，进一步应用故障产生规律，并发展其他相关可利用技术，这些技术便构成了基础技术。可靠性系统工程基础技术主要包括产品故障预防技术、产品故障控制技术、产品故障修复技术等。
3.3 可靠性系统工程集成技术
集成技术指的是将可靠性系统工程基础理论和可靠性系统工程基础技术有机结合，进而形成用于产品设计和分析、产品生产保证、产品运用和保障、产品试验和评价、产品综合论证等应用技术，并以此提高可靠性系统应用能力。例如产品故障属性设计和分析、产品故障属性度量等。
4 结束语
可靠性系统工程将产品产生故障有关机制与理论及其技术有机融合，最后形成一个可利用、完整理论，使我们对产品发生故障规律及其应用更充分了解。尽管当今科技发展迅速，但产品故障仍无法完全避免。客观来讲，无论什么产品，一旦投入使用，就无法避免故障产生。在同产品故障作斗争的过程中，可靠性系统工程理论机制及其技术应用也将得以稳定发展。
参考文献
[1]康锐，王自力.装备全系统 全特性 全过程质量管理概述[J].国防技术基础，2007（04）.
[2]王靖，康锐.可靠性系统工程能力成熟度模型研究[J].航空维修与工程，2008（03）.
[3]康锐，章国栋，吕川.可靠性维修性保障性效能模型研究[J].北京航空航天大学学报，1999（02）.
作者简介
可靠度理论论文篇6
［关键词］钢筋混凝土梁式桥耐久性系统可靠度剩余使用寿命
系统可靠度理论是一门新兴的边缘学科，将其应用于桥梁结构评估中，可以科学准确地评价桥梁结构系统的可靠性，从而正确指导桥梁结构的设计，同时也可以为不同类型桥梁的评估提供统一的标准。本文采用增量荷载的全局临界强度分枝-约界准则搜寻体系的主要失效模式。分析计算流程见图1.1所示。
1 计算体系可靠指标
1.1 系统中随机变量的相关性
实际的结构系统的能力之间、荷载之间是互相联系的，同时由于各失效模式都包含着部分相同的随机变量，因此多个构件可靠度与体系可靠度的本质区别在于必须考虑各组成构件之间的相关性。桥梁本身是一种较复杂的结构系统，针对钢筋混凝土梁式桥，进行整体分析时，相关性影响不可忽视，梁式桥结构各构件随机变量的相关性主要分为：构造相关性、荷载与加载工况相关性和破坏模式相关性等几类。
梁式桥结构是由若干构件（包括：主梁、传力系统、墩台、基础等）组成，共同承受外荷载的结构系统。因此不同的构造方式都会使不同构件之间产生影响作用，它们之间的相关性不可忽视。
桥梁在设计基准期内，结构可能同时受一种或多种荷载的作用，同时结构必然会承受设计预期要求的恒载、汽车荷载、人群荷载、温度变化以及混凝土收缩徐变等荷载影响，以上诸多荷载作用及其影响因素之间也或多或少的相关性。对于梁式桥，同一种荷载的中载和偏载工况，受力主梁截面抗力包含相同的影响因素，因此包含相同影响因素的不同加载工况之间的相关项必须考虑。
梁式桥体系破坏依次包括构件失效和整体失效。构件失效的相关性是由作用在结构中各构件上的共同荷载组合或构件中具有共同的抗力因素形成的，对于梁式桥而言结构体系存在着不同的失效模式，任何一种失效模式出现，体系都会破坏。所以各种失效模式间相关性无法忽视，这也就是梁式桥体系可靠度相关性研究的关键。
综上所述，梁式桥体系可靠度分析时，上述前两种相关性通过对实际工程的结构构造分析和受力分析可以做出判断，第三种相关性的判定，必须通过对结构的分析找出各种失效模式之间的层次关系，适当的将其分为串联和并联结构的子系统，对于并联系统就必须关注其相关性。
1.2 系统可靠度指标的计算
梁式桥是个n次超静定结构，因此当桥梁结构中某一部分构件失效后，整个桥梁系统不会因此而破坏失效，而是剩下的构件进行内力重分配，使结构系统能继续承受外荷载的作用，当失效的构件数目达到一定数目时，系统形成机构进而失效破坏。
梁式桥的失效包括脆性破坏、延性破坏以及弹性破坏，每种失效模式可视为一个并联子系统，这些子系统的串联构成了整个系统，一般用混联模型描述桥梁结构系统，如图1.2为梁式桥结构系统可靠度指标的计算通用模型图。
通过图1.1可知，要计算梁式结构体系的失效概率，必须首先计算出各主要失效模式的失效概率，再根据基本模型计算出具有相关性的失效模式之间的相关系数，然后再采用以低维联合概率近似多维联合概率的近似方法，本文采用微分等价递归算法计算结构体系的失效概率和可靠度指标。
2 确定体系系统的目标可靠度指标及寿命预测
2.1 确定体系目标可靠度指标
桥梁结构系统目标可靠度指标即可靠指标的目标可靠度，是桥梁结构设计所预期的可靠度指标，在理论上应该按照各种结构的重要性、失效后果、破坏性质、经济指标等因素以优化的方法，通过分析确定。确定了目标可靠指标，就有了桥梁体系可靠性评估的标准。现行的基于可靠度理论的桥梁评估的基本思路就是通过各构件影响因素的统计参数，得出构件的可靠度，然后与评价体系中的最低可靠度指标进行对比，从而评价既有桥梁的当前承载力状态以及其剩余使用寿命。同理基于桥梁结构系统可靠度的评价和剩余使用寿命，其基本思想是类同的。当桥梁的可靠指标大于目标可靠指标时，认为结构处于安全状态；当桥梁的可靠指标小于目标可靠指标时，则认为桥梁结构处于危险状态，需要采取一定的措施(维修或加固)方能继续使用或者直接拆除。然而现行的设计规范以及评价规范都是基于构件的可靠度理论来确定的。考虑到统计资料的不足，一般构件的目标可靠度指标采用校准法来确定。
目前《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GBT 50283-1999）规定了构件目标可靠度指标值。既有桥梁在极限状态下的结构系统可靠度评估时基于结构整体承载性能和整体失效，从现有的工程事故实例分析结果以及实验结果观察看，结构失效后，桥梁的某些主体构件并没有破坏失效，因此认为既有桥梁的系统目标可靠度指标应该大于结构中关键构件的目标可靠度指标。由此本文认为，对于既有梁式桥的可靠性评估及剩余使用寿命预测，桥梁结构的系统目标可靠度指标值应该在构件目标可靠度指标的基础上提高。
由于统计资料不够完备以及在结构可靠度分析中本身就引入了近似假定，计算出来的目标可靠度指标与结构的实际失效概率还是在某一范围内的近似，并且国内针对于既有桥梁结构体系的的目标可靠度指标以及最低可靠度指标尚无比较科学的研究成果。为了既有桥梁结构自身的安全性和考虑经济上的合理性，因此本文建议基于结构系统可靠度的评估，可参考对于目标可靠度指标的取值在当前规范关于构件可靠度指标的基础上提高一个水平，具体建议值见表1.1。
关于最低可靠度指标的取值采用基于构件可靠度评价的方法，根据工程实际情况等因素适当选用下面两种标准：
2.2 基于系统可靠度的既有梁式桥剩余寿命的预测
我们认为当梁式桥结构系统可靠度指标低于最低可靠度指标时，即为桥梁使用寿命的终止。
若一座桥当前已经使用了 ，通过对桥梁当桥状态的调查，得到各影响因素的统计参数时变模型，通过各种方式得到结构中各构件的可靠度指标，考虑其相关性后计算出结构的系统可靠度指标，当达到某一个时间T时，其系统可靠度指标达到最低可靠度指标时，则它的剩余使用寿命为 。
可靠度理论论文篇7
提出一种刀具寿命分布模型的确定方法，将P-P概率图法的定性分析与Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验法的定量分析相结合。先运用P-P概率图法初步选出符合样本拟合要求的分布模型，再利用K-S检验法进行量化分析，选择出与样本数据拟合优度最高的分布模型。通过实例计算，验证该方法的可行性。并在此基础上，最终给出刀具磨损可靠度及可靠寿命的计算方法，为实际生产中的换刀策略提供一定的理论依据。
关键词:
刀具寿命分布模型;P-P概率图;K-S检验;刀具可靠度;刀具可靠寿命
随着现代工业的发展，自动化程度不断提高，数控机床的使用也越发普及。作为整个机床系统的重要组成部分，刀具是其中寿命最为薄弱的一环，其寿命的长短对整个机床的可靠性有着极大的影响，因此，对刀具的可靠性进行预测有着相当的实际意义。所谓刀具可靠性是指刀具在一定时间内、一定条件下无故障地完成指定切削任务的能力。通过对刀具的可靠寿命进行估计，可为生产中的换刀策略提供一定的依据，避免加工过程中故障的发生。当前，国内外很多学者都对刀具可靠性进行了研究，张石平等［1］用Weibull比例危险模型描述刀具的失效故障率，可以给出刀具可靠度、故障率、平均寿命及其下限的估计值。陈保家等［2］通过在线测量获取加工过程中的振动信号和刀具磨损数据，提出了一种基于Logistic回归模型的可靠性评估方法。李常有等［3］基于Gamma过程对刀具寿命渐变可靠性进行建模，对恒定加工条件下刀具寿命的渐变可靠性进行了分析。马春翔等［4］把刀具寿命合理值视为模糊变量，根据模糊概率理论，提出了刀具寿命可靠性的计算公式。尽管以上研究的方法、理论各不相同，但所有这些研究都对刀具寿命的分布建立了相应的模型;并且研究者根据以往的研究内容，总结出几种常用的刀具寿命分布模型:正态分布、对数正态分布、威布尔分布和伽马分布等。傅如昕［5］根据刀具的磨损情况，对前3种分布模型进行了研究。
1)正态分布模型［5-6］。正常磨损阶段，刀具的磨损是线性的，失效率恒定不变。对于此类失效率恒定不变的刀具，如果其离散系数小于0．4，则其磨损寿命分布可以用正态分布模型来表示。2)对数正态分布模型［5-6］。当刀具处于非线性磨损状态下时，其刀具寿命分布可以用对数正态分布模型来表示。一般认为，刀具前刀面月牙洼磨损为非线性磨损，因此，由于前刀面月牙洼磨损导致失效的刀具，其寿命分布可以用对数正态分布模型来表示。3)威布尔分布模型［5-6］。当刀具失效率与时间有关时，认为刀具发生破损的寿命分布服从威布尔分布。即当刀具失效率为时间函数时，其寿命分布可用威布尔分布模型来表示。4)伽马分布模型。伽马分布模型是可靠性工程中常用的一种分布模型，其模型单调、连续，适用于描述工程实际中性能逐步连续退化的过程。而刀具磨损是一个典型的连续时间、连续状态的性能退化过程，因此，刀具的磨损寿命分布可用伽马分布模型来表示。
1刀具寿命分布模型确定
在实际的切削加工过程中，刀具的磨损寿命受到诸多方面的影响:加工工件材料的硬度和刚性，加工刀具的材料和几何参数，加工时切削参数的选择及切削时选用的何种切削液等都会对刀具的磨损寿命产生一定的影响。因而，加工不同材料的工件、使用不同的刀具都会造成刀具磨损寿命分布的不确定性。如何确定切削加工中刀具的磨损寿命服从何种具体分布是刀具可靠性研究的关键问题。本文采用P-P概率图法及Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验法相结合的方法对实验得到的刀具寿命样本数据进行定量分析，确定出与样本数据拟合优度最高的分布模型。P-P概率图是根据变量的累积概率对应于所指定的理论分布累积概率所绘制的散点图，它可以直观地检验样本数据是否与指定的理论分布的统计图形一致，如果被检测的数据符合所绘制的分布，则代表样本数据的点在图形中应当成对角线分布。K-S检验通过样本的累计分布函数Fn(x)和理论分布函数F(x)的比较来做拟合优度检验。检验统计量是F(x)与Fn(x)之间的最大偏差Dn，即Dn=max{|F(x)－Fn(x)|}。若对样本中的每一个元素x来说，Fn(x)与F(x)都十分接近，则表明实际样本的分布函数与理论分布函数有着很高的拟合优度。对于实验所得到的样本数据，首先运用P-P概率图将其分别与常用的分布模型进行拟合，根据拟合得到的P-P概率图以及拟合残差图考察各分布的拟合优度。对于初步满足拟合要求的分布函数再采用K-S检验法对其拟合优度进行进一步的定量检验。根据K-S检验结果的P值(K-S检验中原假设成立的概率，即本文中刀具寿命分布符合该指定理论分布的概率)选择出跟样本数据拟合优度最高的一个分布模型。
2刀具可靠度及可靠寿命计算
在可靠性工程中，可靠度及可靠寿命是最常用来评价系统可靠性的指标。本文的刀具可靠度是指刀具在一定时间内、一定条件下完成指定的切削任务而刀具不损坏的概率。刀具可靠度常用R(t)来表示。它与刀具不可靠度(刀具发生损坏的概率)F(t)之间的关系。
3实例计算
本文以江苏某电梯零/部件生产企业电磁制动器中柱塞杆的一道车削加工为例来确定加工该工序时所用刀具的可靠性。在试验中，以刀具后刀面的磨损量VB作为刀具磨钝测量基准。根据ISO3685(1993)选取刀具磨钝标准为VBmax=0．6mm，当测得的后刀面磨损量VB＞0．6mm时，则认为刀具已达到其磨损寿命。
3．1试验条件工件:直径为22mm的柱塞杆。材料:高力黄铜棒;牌号:CuZn25Al6Fe3Mn3。机床:安阳鑫盛机床股份有限公司生产的AD-25M数控车床。测量方法:采用扫描电子显微镜观测刀具后刀面的磨损情况，并利用其自带的测微尺读取刀具的VB值，当测得VB＞0．6mm时，认为刀具已达到磨损寿命。从仓库库存中随机选择18片刀具进行切削试验，测得的刀具磨损寿命如表1所示。
3．2刀具磨损寿命分布模型的确定本文采用SPSS软件对样本数据进行P-P概率图分析，首先分别将样本数据与Beta分布、卡方分布、指数分布、Gamma分布、半正态分布、Laplace分布、Logistic分布、对数正态分布、正态分布、Pareto分布、Studentt分布、威布尔分布和均匀分布进行拟合并分析其P-P概率图，其中，正态分布、对数正态分布、Gamma分布、威布尔分布、Laplace分布和Logistic分布等六种分布的P-P概率图中代表样本数据的点基本处于对角线上，即该6种分布基本满足样本数据的分布要求，其对应的P-P概率图及拟合残差图如图1～图6所示。由图1a～图6a所示可知，6种分布的拟合曲线均近似为对角线，皆可作为刀具磨损寿命的分布模型。但从图1b～图6b所示的可以看出，正态分布的拟合残差在(－0．08，0．04)之间，对数正态分布的拟合残差在(－0．10，0．05)之间，Gamma分布的拟合残差在(－0．10，0．05)之间，威布尔分布的拟合残差在(－0．03，0．10)之间，Laplace分布的拟合残差在(－0．10，0．10)之间，Logistic分布的拟合残差在(－0．08，0．06)之间。从图1～图6中可以看出，对数正态分布、Gamma分布、Laplace分布和Logistic分布的拟合残差范围均可包含正态分布的拟合残差范围，因而，相对于这4种分布，正态分布可以更好地描述刀具磨损寿命的分布。而威布尔分布的残差范围也包含于Laplace分布的残差范围，因此，相比于Laplace分布，用威布尔分布来描述刀具的磨损寿命分布也更为合理。在此基础上，对于正态分布及威布尔分布的拟合结果的比较，采用K-S检验法对其进行进一步的定量检验，结果可以更加直观、量化地比较出这两种分布的拟合优度大小。正态分布及威布尔分布对应的K-S检验(Matlab环境下)结果如表2所示。表2中h为0，表示在显著性水平为0．05的假设检验中样本数据服从正态分布或威布尔分布均可接受;检验统计量Dn为样本的累计分布函数和理论分布函数的最大偏差，由表2所示可知，正态分布的检验统计量小于威布尔分布，即正态分布相对于威布尔分布对样本数据的拟合优度更高;P值为K-S检验中双侧检验原假设被接受的概率，即刀具寿命服从该理论分布的概率，从表2所示可以看出，正态分布的P值远大于威布尔分布的P值，因此可得出结论，该样本数据与正态分布的拟合优度最高，即可认为该试验下刀具磨损寿命分布服从正态分布。
3．3刀具寿命分布模型参数求解在本文第3．2节的试验中刀具磨损寿命服从正态分布，对于正态分布，可利用最大似然估计法求解参数μ、σ的值。
3．4刀具可靠度及可靠寿命计算在刀具寿命分布函数已知的情况下，根据式(7)可计算试验所用刀具的可靠度。由式(14)、式(15)可知，当刀具磨损寿命达到80min时，刀具的可靠度R(t)=0．153，即该时刻刀具可靠性仅为15．3%，刀具失效可能性较大，建议及时换刀。当刀具可靠度为90%时，刀具的可靠磨损寿命为67．9min，小于样本平均寿命74．6056min。通常刀具可靠度的评估标准为R(t)=0．5，当R(t)＞0．5时，即可认为刀具具有足够的可靠度，此时，刀具的磨损可靠寿命为74．6056min，等于样本平均寿命。由此可以得出结论，在本文所述加工条件下，当刀具加工时间超过74．6056min时，可认为刀具没有足够的可靠度，建议换刀。
4结语
1)本文介绍了一种刀具磨损寿命分布模型的确定方法，运行P-P概率图法先对样本数据进行定性分析，初步确定出符合样本拟合要求的分布模型。在此基础上，运用K-S检验法对样本数据进行定量分析，最终选择出与样本数据拟合优度最高的分布函数，以此作为刀具磨损寿命的分布模型。2)在确定了刀具磨损寿命分布模型的基础上，提出了刀具磨损可靠度及可靠寿命的计算方法并建立了相应的计算模型，为实际生产中的换刀策略提供了一定的理论依据。
参考文献:
［1］张石平，王智明，杨建国．机床刀具可靠性及寿命评估［J］．计算机集成制造系统，2015(6):1－9．
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［3］李常有，张义民，王跃武．恒定加工条件及定期补偿下的刀具渐变可靠性灵敏度分析方法［J］．机械工程学报，2012，48(12):162－168．
［4］马春翔，王光斗，李涛，等．基于模糊理论的刀具寿命可靠性［J］．机械工程学报，2007，43(12):93－96．
［5］傅如昕．关于刀具可靠性的研究方法探讨［J］．职大学报，2004(2):32－33．
［6］薛庆华．铣削淬硬45钢和40Cr钢的刀具寿命可靠性研究［D］．济南:山东大学，2013．
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［8］徐正国，周东华．基于马尔可夫链蒙特卡罗的实时可靠性预测方法研究［J］．机械强度，2007，29(5):765－768．
［9］武东，汤银才．寿命分布的PP图［J］．数理统计与管理，2004，23(5):33－39．
可靠度理论论文篇8
【关键词】桥梁；结构；可靠性
1 桥架结构系统
由于桥梁相对于其他的建筑工程，具有材料种类多、结构复杂等特点，使得桥梁的结构系统设计相对于其他的建筑工程要更加的繁琐和复杂。桥梁结构系统作为整个桥梁工程的系统中的一个重要部分，对于桥梁的结构形式有着非常重要的影响，在实际的研究过程中还可以将该系统划分为若干的子系统，根据功能和要素以及环境的不同做详细的区分。
在桥梁结构系统中，要注意这样一个规则，那就是整体结构不等于各个子系统也就是各个部分之和。桥梁的每一个基本构件对于桥梁的结构系统来说都有着独特的意义和价值，但是整个桥梁结构系统的功能却与其中的任何一个独立构件的功能都不相同，因此在桥梁的结构系统的研究过程中，应该有机的处理整体和部分之间的关系，而不是将部分功能简单的相加得出整体功能。
对于该问题，有一种耗散结构理论认为，在一个相对封闭和独立的系统中，各个构件的平衡状态中蕴含着多种不稳定因素，也就是说当某项系数发生变化时，就有可能会引发若干构件的突变，从而导致整体的功能的不稳定。由于桥梁工程属于一种非线，所以在对结构设计的过程中，应该充分的考虑其中可能存在的各种失稳因素，以便调整结构做好设计和预防。
2 桥架结构的系统研究思路
2.1 系统识别与健康监测
所谓系统识别，就是通过相关的计算机技术实现对桥梁的结构的建模，并根据该建模的结果，来判断结构的可行性和合理性。在实验的过程中，可以将待测的桥梁结构形式看作是一个“灰箱”系统，即通过不同的数据和信息的输入，可以实现对其“灰箱”的结构合理性的检验。要想做好这样一个“灰箱”实验，首先要对桥梁的使用规律和变化特点进行全面的分析和研究，才能实现最真实的数据模拟，这样所得到的评估结果的可靠性也就更高。因此，该识别系统的开发的关键在于对桥梁的结构以及特征的掌握情况。
从操作步骤上看，要想实现对桥梁的健康状态的检测，应该从以下几个方面入手：
首先，针对系统输出，也就是要通过对无线通信技术的使用，来实现对相关的数据和信息的采集，目前来看，基于交通荷载的定点测试技术是最佳的采集方案之一；
其次，针对系统的输入和输出的分析，也就是说在系统的研发过程中，应该对系统的输入信息和输出信息的转化方式进行认真的分析和研究，一般说来，目前在桥梁模型中被广泛使用的结构模型修正法是一种比较合适的修正方法，可以实现输入信息和输出信息的合理转换；
再次，系统分析的终端应用，即在该识别系统中根据观察者对于检测数据的分析，对整个桥梁的使用情况和安全类别进行一个估算。
2.2 系统控制
最早的系统控制理论产生于上个世纪二十年代，在当时主要的研究对象是变量线性定常系统，科研人员通过对频率法的使用，来检测和研究变量中的定常规律，并最终实现对该规律的应用。随着科技的发展，系统控制也有传统的单一的定常系统发展为多变量系统、系统灵敏度分析以及动态系统等多种形式，也实现了更加灵活和多样化的控制方法。
对于系统控制理论来说，动力系统是研究的关键内容，尤其是在桥梁的结构研究中，会随着交通荷载情况的不同产生不稳定的系统随机变化，此时这种非线将会引发各种桥梁的使用问题。所以，在控制理论的研究过程中，应该充分的考虑抗震抗风设计问题，并形成被动控制、主动控制和混合控制相结合的控制体系。
3 桥梁结构可靠性理论研究现状
桥梁在使用过程中，最重要的考量因素就是其“可靠性”，但是一直以来这个概念只是一个模糊的界定，而没有从具体的量化的角度对其进行分析。
桥梁可靠性设计要解决的问题是在结构承受外荷载和结构抗力的统计特征已知的条件下，根据规定的目标可靠指标，选择结构（构件）截面几何参数，使结构在规定的时间内，在规定的条件下，保证其可靠度不低于预先给定的值。
可靠性的数量描述一般用可靠度。我国对结构可靠度的研究只限于理论方面，且侧重于可靠度设计方面，对结构耐久性方面的研究，特别是对耐久性评估理论的研究还很落后。实际上对现有桥梁结构做出正确的可靠性评估，准确预测出其剩余寿命，才能保证结构在寿命延续期内的安全性，节省大量的维修加固资金。
我国在桥梁设计过程中，存在着考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态不重视使用极限状态；重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护，使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。近几年来，国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳损坏（如结构开裂、变形过大等）所导致，从而严重影响桥梁结构的承载能力和使用性能。为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性，减少早期桥梁病害，从而节约后期桥梁的维修费用，因而对桥梁结构可靠性研究非常必要和迫切。
4 工程结构可靠性理论研究发展趋势
首先，结构系统的可靠度分析。对于结构系统可靠度分析的非常复杂的研究课题，许多学者对此从不同角度进行了研究，提出了一些概念和方法。如结构可靠度分析的一阶矩概念及荷载为Ferry Borges Castanheta组合情况下的计算方法问题；利用系统系数，针对结构各种破坏水平所对应的极限状态不同，计算系统可靠度并进行结构设计的方法；利用蒙特卡洛（Monte-Carlo）法采用重要抽样技术计算结构系统的可靠度等，同时，一些学者还研究了系统可靠度界限的问题。总之，系统可靠度分析研究内容丰富，难度较大。
其次，对结构极限状态分析的改进，除考虑强度极限状态外，还应考虑结构的正常使用极状态、破坏安全极限状态，以及地震和其他特殊情况下考虑能量耗损极限状态等。
再次，目标可靠度的量化问题。虽然校准法已经部分解决了这个问题，但与实际情况相比，这方面的问题还远远没有解决。
其四，人为差错的分析。许多结构的失效并非由荷载、强度的不确定性造成，而往往是设计、施工、使用等环节中人为差错造成的，这方面事例很多，已成为目前研究热点之一。
其五，在役结构的可靠性评估与维修决策问题。对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科，它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料学、工程地质学等基础理论，而且，与施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等有密切的关系。同时，经典的结构可靠性理论，在在役结构的可靠性评估中也必将得到相应的发展。
最后，模糊随机可靠度的研究。模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容，随着模糊数学理论与方法的完善，模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展。
结语：
综上所述，桥梁结构可靠度理论研究是内容极其丰富且复杂的重大研究课题，不仅仅在理论上有许多重大问题需要解决，而且，将其应用到桥梁结构设计、评估及维修决策之中尚有许多细致的工作要做。上文中笔者对该问题进行了浅析，诸多不足，还望批评指正。
参考文献：
[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG F41-2000）
[2]《公路桥梁工程建设危旧桥测试改造拆除加固维修技术及典型案例分析实务全书》 胡智慧 杨道江 光明日报出版社