4314 课程教学大纲 可靠性设计与鲁棒设计-2017-陈永亮

天津大学《设计方法可靠性与鲁棒设计》课程教学大纲4-课程代码课程名称设计方法可靠性与鲁棒设计20108804-学时32学分2授课上机32学时分配实验实践实践（周）课后学习32更新时间2017授课学院机械工程学院适用专业机械设计制造及其自动化先修课程概率与数理统计设计与制造基础互换性与精度设计1,3A,一.课程简介本课程是机械设计制造及其自动化专业的一门选修课开课时间为四年级第一学期通过课程学习让学生掌握有关可靠性设计与鲁棒设计的基础知识、基本理论和基本方法二.教学基本要求该课程融合可靠性设计与鲁棒性设计（也称稳健设计）等知识点，形成面向产品质量的设计知识链，旨在培养学生掌握可靠性设计与鲁棒性设计方法的基本原理，提高学生运用概率论与数理统计方法对机械结构中的不确定性进行建模和求解的能力通过本课程的学习，学生可以系统地掌握机械结构可靠度和鲁棒性理论的基本概念和结构可靠性与鲁棒性设计方法的基本原理，了解荷载、材料和尺寸的概率模型和统计分析方法，掌握当前机械结构设计规范的理论背景和实用设计方法可靠度和鲁棒性的计算需要学生具备一定的编程能力，并能解决一定的实际问题

1.课程目标课程目标1了解可靠性与鲁棒性设计的产生背景、基本过程与方法课程目标2掌握可靠度与鲁棒性的度量和计算方法，初步具有使用这些方法进行工程设计和计算的能力课程目标3了解机械可靠性与鲁棒性的优化设计、改进和试验方法

2.课程目标与毕业要求指标点的对应关系各项课程目标与毕业要求指标点的对应关系见表lo表《可靠性设计与鲁棒设计》课程目标与毕业要求指标点的对应关系1序课程目课程目课程目毕业要求指标点号标1标2标

35.1能够选择适当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，进1/行机械工程领域中复杂工程问题的预测与模拟三.教学内容课程教学内容、教学方式与的课程目标的对应关系见表2表《可靠性设计与鲁棒设计》课程目标与教学内容和方法的对应关系2序学教学支撑课章节知识点*号时程目标第1章可

1.1可靠性和鲁棒性的定义可靠性鲁棒性靠性与和特征量鲁棒性

1.2机械可靠性和鲁棒性设设计的方法和步骤课程目1设计的计的方法和步骤2讲授标1基本概设计准则

1.3机械可靠性与鲁棒性的念和理定性设计准则论第2章可

2.1随机事件及其运算随机事件靠性与

2.2随机变量的数字特征随机变量课程目标2鲁棒性概率分布4讲授

22.3常见的概率分布和数理的数学统计方法基础

3.1可靠指标与安全系数的可靠指标讲授第3章机关系械可靠

3.2机械可靠度的计算方法一次二阶矩方法练习+讲性设计解课程目标310原理与

3.3典型机械零件的可靠度典型零件可靠度计算2可靠度计算讲授计算

3.4机械系统的可靠性设计机械系统的可靠性

4.1产品质量特性与鲁棒性产品质量特性鲁棒性指标第4章鲁指标棒性设

4.2基于试验的鲁棒性设计田口稳健设计；基于模型的鲁棒性设计练习+讲课程目标4计原理与基于模型的鲁棒性设计1解2与鲁棒性计算

4.3掌握常见鲁棒性设计模鲁棒性设计模型型和定量计算方法第5章可

5.1可靠性与鲁棒性优化设可靠性与鲁棒性优化设计课程目标54讲授靠性计3序学教学支撑课程章节知识点号时目标与鲁棒

5.2常见的可靠性与鲁棒性可靠性与鲁棒性优化设计模型性优化优化设计模型设计及可靠性与鲁棒性增长与可靠性与鲁棒性增长与提高方法研讨提高提高方法蒙特卡罗模拟法、随机有限元法

6.1可靠性与鲁棒性仿真与第6章可数值模拟方法靠性与

6.2寿命实验设计的目的、寿命实验6鲁棒性2讲授课程目标3分类和内容仿真与

6.3寿命实验结果的统计试验加速试验的原理及方式分析与参数估计四.课程教学方法

1.课堂讲授1）在教学过程中采用PPT电子教案，视频、板书相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性2）采用工程案例教学，激发学生主动学习的兴趣，针对复杂工程问题，引导培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力3）充分利用本课程网上线的课程资源，引导学生预习、复习课程内容

2.课上练习讨论与讲解围绕各章教学重点内容，除布置一定数量的课后作业外，设置专题课上练习讨论环节，对可靠性与稳健性指标及其理论计算与模拟方法等难点问题在课上通过练习与深入研讨，让学生在掌握知识点的基础上，面对复杂工程问题如何去分析问题五.评价与考核方式课程成绩包括结课考试70%+（作业、平时）30%o课程目标落实与学习成果观测见表3表课程目标落实与学习成果观测3学习成果学习任务、过程和观测预期学习成果预设学习任务细化预期学习成果观测点了解可靠性与鲁棒性设计的产生背作业1-14题课程目标1景、基本过程与方法期末考试试卷作业典型零件和系统可靠性分析与鲁棒性分析计算作业各4道题掌握可靠度与鲁棒性的度量和计算课上练习可靠性指标推导课程目标2方法,初步具有使用这些方法进行工程设计和计算的能力期末考试试卷作业可靠性与鲁棒优化各1道题课上练习可靠性优化模型的建立了解机械可靠性与鲁棒性的优化设课外上机练习结合Matlab或Ansys iSight等软课程目标3计、改进和试验方法件中的相关功能完成具有一定实际应用背景的综合作业期末考试试卷平时成绩每次以10分计，平时作业评分标准见表4表平时作业评分标准4观测点8~10分6〜7分4〜5分0~3分作业完成进度提前完成按时完成延时完成补交基本概念掌握程度80%以上概念清晰60%以上概念清晰40%以上概念清晰40%以下概念清晰解决问题的正确性80%以上正确60%以上正确40%以上正确40%以下正确书写的工整程度与表述书写工整，条理清书写较工整，表述书写潦草,表述不缺乏条理晰基本清晰清晰六.教材与主要参考资料教材陈永亮.可靠性设计与稳健设计方法及其应用.（自编讲义）主要参考文献张连洪等.现代设计方法及其应用.天津天津大学出版社，

[1]

2015.⑵余俊主编.现代设计方法及应用.北京中国标准出版社.2002。