[發明專利]基于故障行為的航空機電產品可靠性建模與分析方法

有效

• 申請號: 202110424992.0
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113111521B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 邵將;孫勝;孟理華;劉漪紋;馬岳軒
• 申請（專利權）人: 中國航空綜合技術研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

1.一種基于故障行為的航空機電產品可靠性建模與分析方法，其特征在于：其包括以下步驟：

S1、產品功能性模型的建模，具體包括以下子步驟：

S11、將機電產品的性能分為動力學性能以及機電液多學科性能；

S12、確定產品功能性模型類型，模型包括多體系統動力學性能模型和機-電-液系統多領域綜合性能模型；

S13、根據確定的模型類型，以產品CAD模型、材料參數、動力與控制參數和載荷條件為輸入，建立產品功能性能模型；

S2、故障模式及影響因素分析：按照機電產品的主要功能類型，將產品的故障分為力控制與傳遞故障和介質控制與傳遞故障，力控制與傳遞故障包括結構斷裂、結構變形和輸出力不足；介質控制與傳遞故障包括介質壓力異常、流量異常和介質泄露；通過故障模式及影響因素分析，確定需要開展分布規律建模及耗損退化建模的目標；

S3、故障影響因素分布規律建模：所述的故障影響因素分布規律建模為針對故障影響因素中存在的隨機變量，分析隨機變量的統計特性，確定隨機變量的分布類型及分布函數；

S4、進行零組件耗損退化規律建模，并與步驟S1確定的產品性能模型進行結合，得到整個產品的性能與可靠性集成模型：所述的零組件耗損退化規律建模為針對導致產品功能喪失或性能退化的耗損失效機理，建立失效機理模型，用于表征零組件發生磨損、疲勞、腐蝕及裂紋擴展損傷的累積規律，或者直接表征絕緣電阻、磁通量、永久壓縮變形的零件性能參數的退化規律；

步驟S4具體包括以下步驟：

S41、通過故障模式分析方法分析零組件的關鍵薄弱環節，并根據確定的關鍵薄弱環節確定對應的損耗機理；

S42、根據損耗機理，得到各個損耗機理隨時間的變化關系即不同零組件性能相對時間的退化模型；

S43、得到不同零組件性能對時間的退化模型后，將其與步驟S1得到產品的性能模型結合，得到整個產品的性能與可靠性集成模型；

S5、對模型進行接口集成及驗證：模型接口集成包括CAD參數化建模、多體系統參數化建模以及物理系統參數化建模；模型的驗證通過故障注入實現，分別在模型及實物中注入相同的損傷，對比仿真及實物試驗性能輸出結果，驗證性能退化狀態；

S6、對功能可靠度以及性能可靠度進行分析，其包括以下子步驟：

S61、進行故障影響因素隨機變量抽樣仿真；

S62、根據步驟S61的仿真結果輸入功能可靠度評估模型中進行功能可靠性評估；

S63、進行退化模型隨機變量抽樣仿真；

S64、根據步驟S63的仿真結果輸入性能可靠度評估模型進行性能可靠性評估。

2.根據權利要求1所述的基于故障行為的航空機電產品可靠性建模與分析方法，其特征在于：步驟S11中，動力學性能包括力、位移、速度和加速度，機電液多學科性能包括流量、壓力、電流、電壓和功率。

3.根據權利要求1所述的基于故障行為的航空機電產品可靠性建模與分析方法，其特征在于：步驟S13中，多體系統動力學性能模型建模常用的工具包括ADAMS和Virtual?LabMotion；機-電-液系統多領域綜合性能模型有三種方式：基于傳遞函數、非因果建模和因果關系建模，其常用的建模工具包括Simulink、Dymola和AMESim。

4.根據權利要求1所述的基于故障行為的航空機電產品可靠性建模與分析方法，其特征在于：步驟S3中的影響因素包括載荷、結構尺寸和材料性能故。

5.根據權利要求1所述的基于故障行為的航空機電產品可靠性建模與分析方法，其特征在于：步驟S61和S63中的抽樣采用直接抽樣法。

6.根據權利要求5所述的基于故障行為的航空機電產品可靠性建模與分析方法，其特征在于：步驟S64中的性能可靠度評估模型通過AMESim模型和Dymola模型進行建模。