[发明专利]飞机锁机构部件磨损退化与功能退化竞争失效分析方法

权利要求书

1.一种飞机锁机构部件磨损退化与功能退化竞争失效分析方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一：根据飞机锁机构，定义功能量，再确定影响功能量实现的部件，并在部件中确定所有磨损退化分部件；

步骤二：利用非线性漂移布朗运动对每个磨损退化分部件建立退化模型，确定不同时间点各个磨损退化分部件的随机特性；

步骤三：引入代理模型，建立各个磨损退化分部件的随机特性与锁机构功能量之间的传递关系，进而得到锁机构功能量的随机分布特性；

步骤四：通过FGM Copula函数建立所有磨损退化分部件的磨损退化量分布与锁机构功能量的随机分布之间的联合分布函数；

步骤五：根据联合分布函数分别计算考虑竞争情况下的不同失效模式的竞争失效概率，并计算得到锁机构的整体可靠度；

其中，步骤三中，功能量由锁机构各个部件共同完成，因此所述运动功能量为各个部件几何长度的函数，用L_pm表示该锁机构的运动功能量，L_pm＝G(L_CB,L_AB,L_BD,L_DF,L_EF)，定义摇臂(1)的上连接点为C点，中连接点为B点，下连接点为D点，铰链A的连接点为A点，锁钩(4)的旋转连接点为E点，状态连接点为F点，A点与B点之间通过摇臂中连杆(2)连接，F点和D点之间通过摇臂下连杆(3)连接，L_CB为C点与B点之间的杆件长度，L_AB为A点与B点之间的杆件长度、L_BD为B点与D点之间的杆件长度、L_DF为D点与F点之间的杆件长度、L_EF为E点与F点之间的杆件长度；摇臂中连杆(2)的分布特性是随着时间变化的，根据有效长度理论，锁机构功能量的函数进一步表示为：

L_pm＝G(L_CB,L_AB(t),L_BD,L_DF,L_EF)。

2.根据权利要求1所述的飞机锁机构部件磨损退化与功能退化竞争失效分析方法，其特征在于，

步骤一中，所述飞机锁机构为飞机舱门上位锁机构，飞机舱门上位锁机构由摇臂(1)、摇臂中连杆(2)、摇臂下连杆(3)、锁钩(4)和锁环(5)组成，定义锁钩(4)的钩末端顶端到锁环(5)中心的距离作为运动功能量，摇臂中连杆(2)的一端与摇臂(1)中连接点连接，确定摇臂中连杆(2)另一端与固定部件连接通过的铰链A为磨损退化分部件；

步骤二中，利用非线性漂移布朗运动对铰链A建立退化模型：非线性漂移布朗运动的公式为：

X₁(t)＝σB(t)+μt^q+D₀，

式中X₁(t)为退化量，B(t)为标准布朗运动，σ为第一参数,μ为第二参数，D₀为退化量的初值，t^q为时间项，q为指数项；

根据飞机舱门上位锁机构的设计要求，铰链A的磨损量不能超过既定的阈值X_TH，故铰链A失效域为{X₁(t)＞X_TH}，其可靠度表示为：

退化模型中相关参数为表1所示：

表1

σ(mm)	μ(mm)	q	0(mm)]]>	TH(mm)]]>
0.1	0.0011	1.15	0.05	0.6

步骤三中，当锁机构功能量与理想状态下功能量的差值超过允许值的时候锁机构发生功能失效，该功能失效的失效域为{L_pm(t)-L_pm理想＞Δ}，式中Δ为锁机构功能量与理想状态下功能量的差值允许值；

其可靠度为：

R_PS(t)＝P{L_pm(t)-L_pm理想＜Δ}＝P(L_pm(t)＜L_pm理想+Δ)；

通过代理模型建立锁机构运动功能量分布和各个分部件几何长度分布的传递关系，选用一次响应面模型，各个分部件的分布性质如表2所示：

表2

步骤四中，针对磨损退化量和锁机构功能退化量通过FGM Copula函数建立联合分布函数：

FGM Copula函数的表达式为：

C(u₁,u₂)＝u₁u₂(1+α(1-u₁)(1-u₂))，

其中u₁：0≤u₁≤1，为铰链A的磨损退化量的边缘分布；u₂：0≤u₂≤1，为锁机构功能量的边缘分布；α：|α|≤1，为u₁与u₂的相关系数；

对于飞机舱门上位锁机构，联合分布函数为：

步骤五中，对于磨损退化失效，其竞争失效概率F₁为：

对于锁机构功能失效，其竞争失效概率F₂为：

锁机构的整体可靠度R_锁机构为：