[發明專利]一種彈性驅動陀螺的可靠性評估方法

有效

• 申請號: 201710479386.2
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107194121B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 蘭杰;袁宏杰;王乾元
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種彈性驅動陀螺的可靠性評估方法，其特征在于：它包括以下步驟：

步驟一：根據彈性驅動陀螺的功能結構分析得到彈性驅動陀螺失效的關鍵部件，建立彈性驅動陀螺失效的關聯傳遞圖；其作法如下：

將彈性驅動陀螺失效分為電爆管失效和發條彈簧所導致的性能退化失效，電爆管失效和發條彈簧所導致的性能退化失效之間為串聯關系；同時將發條彈簧所導致的性能退化失效分為啟動時間性能退化失效和最大轉速性能退化失效，啟動時間性能退化失效和最大轉速性能退化失效之間為串聯關系；所述的串聯關系為兩者之間任何一個失效都將會導致整體失效；

步驟二：通過加速壽命試驗得到電爆管的壽命分布和可靠度；

所述的電爆管的壽命分布為威布爾分布，則電爆管的可靠度R₁(t)為：

式中：t為時間；

η_ES為電爆管的威布爾分布的特征壽命；

m_ES為電爆管的威布爾分布的形狀參數；

所述的通過加速壽命試驗得到電爆管的壽命分布和可靠度，其作法如下：

電爆管樣品在多個高溫度應力下進行定時截尾試驗，得到電爆管試驗數據；根據常用的加速模型處理試驗數據可得到電爆管的威布爾分布的特征壽命η_ES和形狀參數η_ES；

步驟三：得到啟動時間性能的概率密度，進而得到啟動時間性能退化失效事件的可靠度；

所述的啟動時間性能是彈性驅動陀螺的性能參數，啟動時間性能與發條彈簧的關系為：

式中：T是彈性驅動陀螺的啟動時間性能；

K是發條彈簧的修正系數；

E是發條彈簧的彈性模量；

b是發條彈簧的寬度；

h是發條彈簧的厚度；

L_g是發條彈簧的實際工作長度；

J是彈性驅動陀螺轉子的轉動慣量，為常數；

所述的得到啟動時間性能的概率密度，進而得到啟動時間性能退化失效事件的可靠度，其作法如下：

結合式(2)，建立概率密度方程，并進行離散和選點，得到啟動時間性能的概率密度p_T(b,h,L_g,t)；設置啟動時間性能的最大閾值T_max，得到啟動時間性能退化失效事件的可靠度R₂(t)：

其中，設置啟動時間性能的最大閾值是指彈性驅動陀螺的啟動時間需小于等于啟動時間性能的最大閾值；

步驟四：得到最大轉速性能的概率密度，進而得到最大轉速性能退化失效事件的可靠度；

所述的最大轉速性能是彈性驅動陀螺的性能參數，最大轉速性能與發條彈簧的關系為：

式中：Ω是彈性驅動陀螺的最大轉速性能；

K是發條彈簧的修正系數；

E是發條彈簧的彈性模量；

b是發條彈簧的寬度；

h是發條彈簧的厚度；

L_g是發條彈簧的實際工作長度；

J是彈性驅動陀螺轉子的轉動慣量，為常數；

n是發條彈簧的彈性變形圈數；

所述的得到最大轉速性能的概率密度，進而得到最大轉速性能退化失效事件的可靠度，其作法如下：

結合式(4)，建立概率密度方程，并進行離散和選點，得到最大轉速性能的概率密度p_Ω(b,h,L_g,t)；設置最大轉速性能的最小閾值Ω_min，得到最大轉速性能退化失效事件的可靠度R₃(t)：

其中，設置最大轉速性能的最小閾值是指彈性驅動陀螺的最大轉速需大于等于最大轉速性能的最小閾值；

步驟五：根據步驟一中的彈性驅動陀螺失效的關聯傳遞圖，得到彈性驅動陀螺的可靠度，其作法如下：

由步驟一知道，電爆管失效和發條彈簧所導致的性能退化失效之間為串聯關系，啟動時間性能退化失效和最大轉速性能退化失效之間也為串聯關系，則彈性驅動陀螺的可靠度R(t)為電爆管的可靠度R₁(t)、啟動時間性能退化失效事件的可靠度R₂(t)和最大轉速性能退化失效事件的可靠度R₃(t)的乘值，即彈性驅動陀螺的可靠度R(t)為：

R(t)＝R₁(t)*R₂(t)*R₃(t) (6)

通過式(7)得到可靠度為0.9時的可靠壽命t_0.9；

R(t_0.9)＝0.9 (7)

上述獲得的彈性驅動陀螺的可靠度和可靠壽命即表示彈性驅動陀螺的可靠性；