87L0706ABB152EngineeringDesignReliabilityApplications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Nikolaidis, Efstratios/ Ghiocel, Dan M./ Singhal, Surendra

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:

价格:1221.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9781420051322

丛书系列:

图书标签:

• 工程设计
• 可靠性
• 应用
• 87L0706ABB152
• 工程技术
• 工业工程
• 质量控制
• 系统工程
• 设计工程
• 可靠性工程

好的，这是一份详细的图书简介，内容与您提供的图书名称无关，重点在于描述一个虚构的、专注于“复杂系统可靠性工程与前沿设计方法论”的专业书籍。 --- 复杂系统可靠性工程与前沿设计方法论：面向极端环境与动态负载的系统级保障策略 （本书并非您提到的“87L0706ABB152EngineeringDesignReliabilityApplications”） 导言：从冗余到智能——可靠性工程的新范式 在当今技术飞速迭代的时代，我们面临的工程挑战日益复杂化。从深空探测器、自动驾驶网络到关键基础设施的韧性设计，系统的运行环境不再是线性的、可预测的。传统基于故障模式与影响分析（FMEA）和保守安全裕度的设计方法，已难以适应高集成度、长寿命、多约束条件下的性能需求。 本书《复杂系统可靠性工程与前沿设计方法论》正是在此背景下应运而生。它并非一本孤立的软件或硬件可靠性手册，而是聚焦于跨学科、全生命周期的系统级可靠性思维框架。本书旨在引导工程师、研究人员和决策者，超越组件级可靠性的局部优化，构建具备内在韧性（Inherent Resilience）和自适应能力（Adaptive Capability）的复杂工程系统。 全书分为五大部分，深入探讨了从理论基础到前沿应用的完整技术栈。 --- 第一部分：复杂系统可靠性理论的基石与演进 (The Foundations) 本部分重构了现代可靠性理论的数学与统计基础，并强调了其在非线性系统中的局限性与扩展方向。 1.1 概率模型的新视野：超越经典威布尔分布 详细讨论了在低故障率、高保真度系统（如医疗设备、先进航空航天部件）中，传统指数分布和威布尔分布的适用性边界。重点引入了贝叶斯非参数方法在小样本可靠性数据分析中的应用，特别是如何有效融合专家知识（Prior Knowledge）与有限的测试数据，构建更具鲁棒性的失效概率模型。 1.2 状态空间分析与马尔可夫过程在高维系统中的应用 复杂系统的退化路径通常是多模态的。本章深入解析了隐马尔可夫模型（HMM）和半马尔可夫过程（SMP）如何精确描述系统状态的动态转移。内容涵盖了状态空间模型的构建、观测矩阵的优化，以及在系统健康监测（SHM）数据流中，如何实时估计系统剩余使用寿命（RUL）。 1.3 韧性（Resilience）与健壮性（Robustness）的量化框架 本书明确区分了“不坏”（Reliability）与“坏了还能用”（Resilience）。详细介绍了量化系统韧性的指标体系，包括恢复时间、吸收容量和适应性因子。通过构建系统级韧性矩阵（System Resilience Matrix, SRM），帮助设计者评估系统在面对意外扰动（如电源瞬变、网络攻击或未预见的载荷峰值）时的表现。 --- 第二部分：面向极限环境的设计方法论 (Design for Extreme Conditions) 可靠性设计不再是事后补救，而是必须融入设计之初的指导原则。本部分侧重于应对极端载荷、环境耦合效应和长时效性挑战。 2.1 多物理场耦合的加速寿命测试 (ALT) 设计 在微电子封装、能源存储设备和高超声速飞行器结构中，热、力、电、化学效应的相互作用是主要的失效驱动力。本章提供了一套系统化的方法论，用于设计多变量加速因子的实验方案。内容包括：如何确定关键的交互作用项、利用响应面法（RSM）构建耦合失效模型，以及如何将加速测试结果外推到实际运行工况（MOP）。 2.2 结构健康监测（SHM）与数字孪生集成 探讨了如何利用先进传感器技术（如光纤布拉格光栅、压电传感器阵列）采集的实时数据，驱动系统的“数字孪生体”。重点内容是如何在数字模型中实时校准材料的疲劳累积模型（如基于Miner法则的修正模型），实现预测性维护（PdM）而非时间性维护。引入了数据驱动的退化基线（Degradation Baseline）建立技术。 2.3 超长寿命系统的材料降解与老化预测 针对需要运行数十年的系统（如核设施、海底电缆），材料老化是首要瓶颈。本部分深入研究了迟滞效应和时间-温度等效原理（TTSP）在聚合物、复合材料和焊点中的应用。提供了如何通过加速化学动力学模型（如Arrhenius模型）校正，预测数十年后的材料性能衰减率。 --- 第三部分：前沿计算可靠性工具与仿真 (Advanced Computational Reliability) 本部分是技术核心，介绍了超越传统蒙特卡洛方法的先进仿真技术，以处理高维参数空间和复杂的非线性行为。 3.1 概率有限元分析 (PFEA) 的高效率算法 传统的有限元分析（FEA）通常是确定性的。本书详细介绍了如何将概率分布引入材料属性、载荷条件和几何公差中，执行概率有限元分析。重点介绍了几种高效抽样方法，如稀疏模态法（SMO）和概率密度演化方法（PDEM），它们能在保持精度的同时，大幅减少传统蒙特卡洛所需的计算迭代次数。 3.2 机器学习在异常检测与故障诊断中的应用 在海量传感器数据流中识别“弱信号”是现代可靠性工程的关键。本章侧重于无监督学习模型（如自编码器、隔离森林）如何用于识别系统运行中的早期异常漂移，即在指标尚未突破预设阈值之前发现潜在的退化模式。详细讲解了时间序列分解技术在噪声过滤和特征提取中的作用。 3.3 可靠性敏感性分析与参数优化 如何识别系统中对整体可靠性影响最大的输入参数？本书引入了Sobol敏感性分析和广义矩匹配法（GMM），用于量化不同设计变量对系统失效概率的贡献度。这使得设计团队可以将资源集中在最关键的子系统和参数优化上，实现成本与可靠性的最优平衡。 --- 第四部分：设计决策与系统集成中的可靠性管理 (Management and Integration) 可靠性工程需要跨越技术部门的界限，成为企业级决策的一部分。 4.1 动态需求管理与可靠性规格的迭代 现代项目需求是不断变化的。本章阐述了如何建立一个动态需求跟踪框架，确保每当设计变更或环境假设调整时，相应的可靠性目标（如MTBF、P(S)）能够被自动重新评估。讨论了如何量化需求不确定性对最终系统可靠性的影响。 4.2 供应链的可靠性渗透与供应商评估 在高度外包的今天，供应链的可靠性决定了最终产品的性能。本书提供了一套基于风险价值（Risk-Value）的供应商评估模型，超越了简单的质量认证。该模型评估了供应商的工艺稳定性、设计保守度以及对关键特性的过程能力指数（$C_{pk}$）。 4.3 维护逻辑与可靠性反馈回路的闭环 探讨了维护策略（预防性、预测性、反应性）如何反哺设计。通过分析现场故障数据和维护记录，本章指导读者如何将“实际寿命”与“设计寿命”进行量化比较，并建立一个反馈机制，确保下一代产品的设计改进（Design for Next Generation）。 --- 第五部分：案例研究与未来趋势 (Case Studies and Outlook) 5.1 案例一：高密度集成电路的热-机械可靠性分析 一个专注于微小尺度效应的案例，分析了异构集成芯片（Heterogeneous Integration）中不同材料界面由于热膨胀系数失配导致的应力集中与热疲劳问题。 5.2 案例二：分布式自主系统（如无人机集群）的协同可靠性 探讨了当单个节点失效时，整个集群如何通过自愈合协议（Self-Healing Protocols）维持任务完成率的系统级可靠性保障。引入了博弈论的概念来模拟节点间的信息隔离与恢复过程。 5.3 未来展望：自主设计与因果推断 展望了量子计算对复杂系统建模的潜在影响，以及可解释性人工智能（XAI）在揭示复杂系统潜在失效机理中的作用，强调未来可靠性工程将更多地依赖于从数据中发现“因果关系”，而非仅仅是“相关性”。 --- 本书特点： 跨学科整合： 融合了统计学、控制论、材料科学和先进计算方法。 实用导向： 提供了大量可直接应用于工程实践的量化模型和算法流程。 前瞻性强： 聚焦于当前行业热点，如AI赋能的PdM、系统韧性与多物理场耦合效应。 本书是系统工程师、研发主管以及致力于突破当前设计瓶颈的高级技术人员的必备参考书。

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