[發(fā)明專利]一種基于馬爾可夫信息矩陣的加速壽命試驗(yàn)載荷譜設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810075634.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN108345727B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王少萍;馬仲海;張超;孫旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06K9/62
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 趙文穎

本發(fā)明公開了一種基于馬爾可夫信息矩陣的加速壽命試驗(yàn)載荷譜設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用于航空機(jī)載設(shè)備可靠性領(lǐng)域。該方法在利用馬爾可夫信息矩陣方法，對(duì)處于交變應(yīng)力的機(jī)械產(chǎn)品的載荷進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，同時(shí)考慮到了載荷的累積效果和切換沖擊的影響。利用隱馬爾可夫模型解決了對(duì)于航空液壓泵等一類實(shí)際載荷無法直接可得的問題。求解出了液壓泵流量載荷。依據(jù)累積損傷理論進(jìn)行了加速壽命試驗(yàn)載荷譜的設(shè)計(jì)。本發(fā)明方法在不改變航空機(jī)載設(shè)備失效機(jī)理的前提下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)航空機(jī)載設(shè)備的加速壽命試驗(yàn)，并得到好的加速效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空機(jī)載設(shè)備可靠性領(lǐng)域，具體涉及一種基于馬爾可夫信息矩陣的加速壽命試驗(yàn)載荷譜設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代飛機(jī)要求具備超高可靠度和超長(zhǎng)壽命。航空液壓泵作為飛機(jī)液壓系統(tǒng)的核心部件，與普通液壓系統(tǒng)液壓泵相比，要求更加嚴(yán)格。液壓泵為飛機(jī)液壓系統(tǒng)提供高達(dá)21～35MPa的高壓油液，用以驅(qū)動(dòng)飛控舵面或是收放起落架等，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大、壽命和可靠性要求越來越高。飛機(jī)液壓泵一旦出現(xiàn)故障，輕則引起飛機(jī)液壓系統(tǒng)工作異常，重則造成機(jī)毀人亡，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響，因此，現(xiàn)代飛機(jī)對(duì)于液壓泵的壽命和可靠性要求越來越高。迫切需要研制高可靠長(zhǎng)壽命的飛機(jī)液壓泵。通常產(chǎn)品的壽命特征是通過在正常條件下做壽命試驗(yàn)的方法來獲得的。然而，由于飛機(jī)液壓泵屬于高可靠性長(zhǎng)壽命產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)精密、織造工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、專用性強(qiáng)，一般不會(huì)進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，進(jìn)行其全生命周期壽命試驗(yàn)和相關(guān)的破壞性壽命試驗(yàn)的情況就更少。常規(guī)壽命試驗(yàn)會(huì)造成常規(guī)壽命試驗(yàn)周期過長(zhǎng)，不僅壽命試驗(yàn)成本巨大，還會(huì)導(dǎo)致研制周期過長(zhǎng)，無法與飛機(jī)的快速研制需求相匹配，而使產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降。因此，工程上一般采用加速壽命試驗(yàn)的方法進(jìn)行液壓泵的壽命評(píng)估。

目前，在工業(yè)界，電子產(chǎn)品恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方法比較成熟，有完善的試驗(yàn)規(guī)范和統(tǒng)計(jì)方法可循，但需要的試驗(yàn)樣本量大，且試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)。機(jī)械產(chǎn)品因?yàn)楣收蠙C(jī)理相比電子產(chǎn)品更為復(fù)雜，目前尚未形成標(biāo)準(zhǔn)化的加速壽命試驗(yàn)規(guī)范。液壓泵作為一種復(fù)雜的機(jī)械部件，其工況的復(fù)雜性和周期性應(yīng)力剖面決定了其故障模式繁多、應(yīng)力耦合嚴(yán)重且承受變應(yīng)力載荷等特性，導(dǎo)致傳統(tǒng)的恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)載荷譜和現(xiàn)有的加速模型難以給出準(zhǔn)確的壽命評(píng)估結(jié)果。因此，如何基于液壓泵特有的故障機(jī)理和工作應(yīng)力剖面設(shè)計(jì)加速壽命試驗(yàn)載荷譜是突破液壓泵加速壽命試驗(yàn)理論和統(tǒng)計(jì)方法的關(guān)鍵。

加速壽命試驗(yàn)是在不改變產(chǎn)品失效機(jī)理的前提下，通過加強(qiáng)應(yīng)力的辦法，加快產(chǎn)品故障、縮短試驗(yàn)時(shí)間，在較短的時(shí)間內(nèi)預(yù)測(cè)出產(chǎn)品在正常應(yīng)力作用下壽命特征的方法。不改變失效機(jī)理是加速壽命試驗(yàn)的前提，加強(qiáng)產(chǎn)品所承受的環(huán)境應(yīng)力或工作應(yīng)力是進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)的必要手段。加速壽命試驗(yàn)是通過加強(qiáng)應(yīng)力來縮短試驗(yàn)時(shí)間，但如果應(yīng)力過大，改變了產(chǎn)品的失效機(jī)理，則加速壽命試驗(yàn)就失去了意義。如果應(yīng)力偏小，則會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)時(shí)間縮短并不明顯，加速壽命試驗(yàn)無法得到最佳的效果。如何結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際工況，確定不改變產(chǎn)品失效機(jī)理、且能起到較好的加速作用的加速壽命試驗(yàn)剖面一直是困擾設(shè)計(jì)人員的難題。

目前可以檢索到國(guó)外航空機(jī)載產(chǎn)品加速壽命試驗(yàn)的參考資料關(guān)于載荷譜設(shè)計(jì)的內(nèi)容非常少。鑒于國(guó)外對(duì)我國(guó)相關(guān)技術(shù)采取封閉政策，我們對(duì)國(guó)外航空液壓泵如何設(shè)計(jì)加速壽命試驗(yàn)剖面無從得知，我國(guó)對(duì)航空液壓泵的加速壽命試驗(yàn)的研究也剛剛起步，到目前為止我國(guó)尚未有適合于工程應(yīng)用的航空液壓泵加速壽命試驗(yàn)載荷譜設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決在不改變航空液壓泵失效機(jī)理的前提下，實(shí)現(xiàn)航空液壓泵的加速壽命試驗(yàn)具有較好的加速效果的目的，提出一種基于馬爾可夫信息矩陣的加速壽命試驗(yàn)載荷譜設(shè)計(jì)方法，為航空液壓泵提供了一種實(shí)用、可操作、不改變失效機(jī)理且加速效果較為明顯的加速壽命試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)方法，為固航空液壓泵壽命評(píng)估提供行之有效的加速方法。

本發(fā)明提出的一種航空液壓泵綜合應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)剖面設(shè)計(jì)方法，具體為：

步驟一、利用隱馬爾可夫模型獲取航空液壓泵在常規(guī)工況下的工作載荷剖面，并統(tǒng)計(jì)液壓泵載荷的馬爾可夫信息矩陣。