Bazele studiului fiabilitatii autovehiculelor. Aplicatii numerice

PREFATA

Performantele energetice, economice, ergonomice si de siguranta ale autovehiculelor rutiere sunt prezentate de cele mai multe ori, intr-o maniera mai mult sau mai putin detaliata, de catre fabricantii care cauta sa ofere informatiile dorite potentialilor cumparatori. Mai putin comunicati sunt parametrii care definesc nivelul de fiabilitate al acestor produse desi importanta lor este la fel de mare.

O fiabilitate deficitara a automobilelor si a componentelor acestora poate crea probleme foarte dificile producatorului care o neglijeaza sau nu o stapaneste in suficienta masura, putand merge chiar pana la pierderea pietei de desfacere si a increderii publicului in productia sa.

Pe de alta parte, dezvoltarea unor studii de fiabilitate temeinice ofera posibilitatea realizarii unor produse complexe, cum sunt autovehiculele rutiere, la care componentele sa aiba niveluri corelate de fiabilitate, ceea ce permite consumarea aproape simultan a rezervei de viata a tuturor componentelor la retragerea din utilizare a intregului autovehicul. In acest fel se poate evita scoaterea nerentabila din folosinta a unor componente care inca mai prezinta rezerve consistente de utilizare.

O buna cunoastere a evolutiei in timp a indicatorilor de fiabilitate va permite o organizare eficienta a activitatii de mentenanta, benefica atat pentru firmele care se ocupa cu aceasta activitate cat si pentru posesorii mijloacelor de transport respective.

Prezenta lucrare isi propune sa se constituie intr-un indrumar in domeniul studiului practic al fiabilitatii autovehiculelor rutiere, si nu numai, oferind, pe baza unor aplicati numerice, metodele de calcul necesare definirii si evaluarii nivelului de fiabilitate al sistemelor tehnice. Sunt avute in vedere modele si mijloace de calcul simple, accesibile unui cerc larg de utilizatori, posesori ai unor cunostinte de baza din domeniul analizei matematice si calculului probabilitatilor.

Primul capitol al lucrarii debuteaza cu unele notiuni elementare privind achizitia datelor experimentale necesare definirii nivelului fiabilitatii dispozitivelor tehnice. El prezinta in continuare principalii indicatori de fiabilitate si modalitatile de calculare a marimilor lor pentru cele doua categorii de dispozitive: nereparabile, respectiv reparabile.

In cel de al doilea capitol sunt prezentate particularitatile utilizarii unor legi teoretice de distributie la studiul fiabilitatii autovehiculelor, urmarindu-se definirea principiului pe baza caruia se poate realiza acest obiectiv. Din acest motiv sunt descrise doar cateva cazuri, considerate reprezentative in studiile de fiabilitate: legea exponentiala, legea normala, legea Weibull, legea
binomiala si legea lui Poisson. Este descrisa, de asemenea, modalitatea de determinare a indicatorilor de fiabilitate in cazul actiunii simultane a mai multor legi continue de distributie.

Pentru verificarea corectitudinii modelarii aparitiei in timp a defectiunilor sunt prezentate metode de enuntare si verificare a ipotezelor statistice in cel de al treilea capitol al cartii.

Avand in vedere complexitatea arhitecturii autovehiculelor rutiere, un capitol aparte a fost destinat studiului fiabilitatii sistemelor tehnice. Au fost analizate sistemele cu componentele dispuse in serie, in paralel si mixt din punct de vedere al fiabilitatii. O atentie deosebita a fost acordata aplicarii redundantei la autovehicule ca masura de imbunatatire a fiabilitatii sistemelor
complexe.

Ultimul capitol al lucrarii este destinat descrierii unora dintre cele mai folosite metode de incercare pentru aprecierea fiabilitatii sistemelor tehnice: incercarile cenzurate, incercarile trunchiate si cele secventiale.

Lucrarea prezenta este rodul activitatii didactice si stiintifice derulate de autorii sai timp de mai multe decenii, incepand cu introducerea acestei discipline in planul de invatamant al sectiei Autovehicule rutiere de la Universitatea Politehnica din Bucuresti. Ea se adreseaza cu precadere studentilor care urmeaza cursurile domeniilor Ingineria autovehiculelor, Inginerie mecanica, Transporturi, Trafic si logistica, precum si inginerilor si specialistilor care au preocupari legate de constructia si mentenanta autovehiculelor rutiere.

Autorii multumesc domnului prof.dr.matem. Constantin Tarcolea pentru amabilitatea de a citi manuscrisul lucrarii si pentru sugestiile si sfaturile de o inalta competenta stiintifica pe care le-a formulat.

Bucuresti, 7 aprilie 2025
Autorii

CUPRINS

Capitolul 1. INDICATORI DE FIABILITATE 11
1.1. Indicatori de fiabilitate ai dispozitivelor nereparabile 11
1.1.A Notiuni teoretice 11
1.1.B Aplicatii numerice 18
1.2 Indicatori de fiabilitate ai dispozitivelor reparabile 35
1.2.A Notiuni teoretice 35
1.2.B Aplicatii numerice 39

Capitolul 2. PARTICULARITATILE UTILIZARII UNOR LEGI TEORETICE DE DISTRIBUTIE LA STUDIUL FIABILITATII AUTOVEHICULELOR 52
2.1 Legea exponentiala 52
2.1.A Notiuni teoretice 52
2.1.B Aplicatii numerice 53
2.2 Legea Normala (Gauss - Laplace) 59
2.2.A Notiuni teoretice 59
2.2.B Aplicatii numerice 61
2.3 Legea Weibull 73
2.3.A Notiuni teoretice 73
2.3.B Aplicatii numerice 77
2.4 Indicatori de fiabilitate in cazul actiunii simultane a mai multor legi continue de distributie 90
2.4.A Notiuni teoretice 90
2.4.B Aplicatie numerica 91
2.5 Legea binomiala (legea lui Bernoulli) 93
2.5.A Notiuni teoretice 93
2.5.B Aplicatii numerice 94
2.6 Legea lui Poisson 104
2.6.A Notiuni teoretice 104
2.6.B Aplicatii numerice 105

Capitolul 3 FORMULAREA SI VERIFICAREA IPOTEZELOR STATISTICE 112
3.1. Determinarea legii teoretice de repartitie 112
3.2. Verificarea ipotezelor statistice 113
3.2.1. Criteriul Pearson 113
3.2.1 A Notiuni teoretice 113
3.2.1 B Aplicatii numerice 115
3.2.2 Criteriul Kolmogorov 121
3.2.1 A Notiuni teoretice 121
3.2.1 B Aplicatii numerice 122

Capitolul 4 STUDIUL FIABILITATII SISTEMELOR TEHNICE 132
4.1. Fiabilitatea sistemelor cu componentele dispuse in serie din punct de vedere al fiabilitatii 132
4.1 A Notiuni teoretice 132
4.1 B Aplicatii numerice 133
4.2. Fiabilitatea sistemelor cu componentele dispuse in paralel din punct de vedere al fiabilitatii 136
4.2 A Notiuni teoretice 136
4.2 B Aplicatii numerice 137
4.3 fiabilitatea sistemelor cu componentele dispuse mixt din punct de vedere al fiabilitatii 140
4.3.1 Sisteme formate din componente amplasate numai in serie si/sau paralel 140
4.3.1 A Notiuni teoretice 140
4.3.1 B Aplicatii numerice 140
4.3.2 Sisteme cu componenta perturbatoare 143
4.3.2.A Notiuni teoretice 143
4.3.2.B Aplicatii numerice 145
4.4. Redundanta la autovehicule 149
4.4.A Notiuni teoretice 149
4.4.B Aplicatii numerice 149

Capitolul 5 INCERCARI DE FIABILITATE 159
5.1 Incercari cenzurate 159
5.1 A Notiuni teoretice 159
5.1 B Aplicatii numerice 161
5.2 Incercari trunchiate 168
5.2 A Notiuni teoretice 168
5.2 B Aplicatii numerice 170
5.3 Incercari secventiale 175
5.3 A Notiuni teoretice 175
5.3 B Aplicatii numerice 177

ANEXE 181
Anexa A1 Valorile functiei Laplace 182
Anexa A2 Valorile functiei Euler de tip gamma 183
Anexa A3 Diagrama aLLAN - Plait 184
Anexa A4 Valorile functiei Pearson 185
Anexa A5 Valorile functiei Kolmogorov K 186

BIBLIOGRAFIE 186