[發明專利]一種復合應力共模的航天機電產品可靠性數字化驗證方法

在審

• 申請號: 202210858872.6
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115344959A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 朱興高;陳鳳熹;欒家輝;代永德;張忠偉;劉曉玉
• 申請（專利權）人: 中國航天標準化研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F17/10;G06F119/02;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微

本發明提供了一種復合應力共模的航天機電產品可靠性數字化驗證方法，該技術方法有效解決產品設計的可靠性薄弱環節難以被早發現、多發現的問題；有效包絡產品復合應力剖面，能夠復現地面難以模擬的驗證條件；滿足產品功能性能和可靠性分析評價要求，有效覆蓋產品的典型失效模式；有效的彌補產品子樣少，地面及實際運行數據相對缺乏的劣勢，可提高可靠性分析驗證精度；并且在設計階段進行方案尋優，解決傳統可靠性工作相對性能設計工作滯后的現狀；應用本發明的方法可以有效節省可靠性試驗驗證的時間和成本，大大提高可靠性驗證的時效性，具有較大的經濟效益。本發明對航天機電產品的可靠性驗證提供重要的參考，并可以推廣應用于其他機電產品領域。

技術領域

本發明屬于航天產品可靠性技術領域，具體涉及一種復合應力共模的航天機電產品可靠性數字化驗證方法。

背景技術

長壽命、高可靠、高精度、強性能是航天裝備的普遍要求。隨著航天領域數字化、信息化、智能化和現代化的不斷發展，航天裝備中的機電產品在復合應力條件下內外影響因素眾多、故障模式多樣、故障機理復雜，這就對貼近使用和復合多應力下機電產品的可靠性建模與分析提出了更高的要求。

(1)航天機電產品是航天裝備的重要組成部分，機電產品作為航天裝備中典型的復雜機電系統，通常由若干子系統組成，各個子系統相互作用，協同工作而實現整個系統的功能。各個子系統涉及到機械、電路和控制等不同學科，存在著相互影響的關系。例如導航、通信、遙感、空間站以及深空探測器等航天器中的典型機電產品有太陽翼驅動機構、控制力矩陀螺、天線指向驅動機構和動量輪等；火箭、導彈等高速飛行器控制系統中的伺服機構也屬于航天裝備中的典型機電產品，如電動伺服機構、電動舵機等產品。

(2隨著設計和制造技術的不斷發展，航天機電產品日益綜合和復雜，平臺環境和工作載荷異常嚴酷，暴露出嚴重的可靠性問題。而產品研制對性能與可靠性設計與驗證要求越來越高，如何在較短研制周期促使產品的性能與可靠性達標，對設計工作提出了嚴峻挑戰。由于航天機電產品的多學科復雜特點，功能較多、結構較為復雜、應用場景多樣、多應力復雜的工作環境，使得機電產品在設計、制造過程中潛伏一些可靠性隱患，在產品設計、研制、試驗、鑒定、使用過程中暴露出可靠性問題，影響航天裝備的研制進度和服役性能，制約新一代主戰裝備戰略目標的實現。

(3)針對航天機電產品研制過程中面臨的可靠性問題，當前復合應力條件下產品可靠性設計分析存在不足，復合應力下的可靠性建模困難，對產品型號的設計、制造、試驗、驗證等所采用的技術方法和組織模式都提出了新的挑戰。隨著航天機電產品研制過程中對其高可靠性、長壽命、高精度和強性能研究的不斷深入，復雜環境下的產品故障不斷暴露，而產品本身結構復雜、研制成本高、周期長、試驗項目多而復雜、需求緊迫。航天型號大密度高效率研制任務要求與充分深入識別產品故障模式、暴露產品固有缺陷之間的矛盾日益顯著；地面驗證試驗無法完全暴露產品在復合多應力環境下的失效模式及其誘因。可借助于快速發展的計算機、軟件、數據庫、網絡等技術所形成的信息化、數字化技術手段與能力，在新一代航天裝備的研制中嘗試開展數字化協同設計與驗證，在可靠性領域初步形成一種數字化驗證能力，提升型號研制效率，控制研制質量。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種復合應力共模的航天機電產品可靠性數字化驗證方法，可以有效節省可靠性試驗驗證的時間和成本。

一種復合應力共模的航天機電產品可靠性數字化驗證方法，包括：

步驟1、假設f(x)為機械應力x對產品功能性能和可靠性特征量的影響；f(y)為溫度應力y對產品功能性能和可靠性特征量的影響；f(z)為工作應力z對產品功能性能和可靠性特征量的影響，則機械應力、溫度應力和工作應力對產品功能性能和可靠性特征量的影響函數關系表達式為F(x,y,z)：

其中，a，b，c，l，m，n為常數系數；