[发明专利]基于故障行为的航空机电产品可靠性建模与分析方法

权利要求书

1.一种基于故障行为的航空机电产品可靠性建模与分析方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、产品功能性模型的建模，具体包括以下子步骤：

S11、将机电产品的性能分为动力学性能以及机电液多学科性能；

S12、确定产品功能性模型类型，模型包括多体系统动力学性能模型和机-电-液系统多领域综合性能模型；

S13、根据确定的模型类型，以产品CAD模型、材料参数、动力与控制参数和载荷条件为输入，建立产品功能性能模型；

S2、故障模式及影响因素分析：按照机电产品的主要功能类型，将产品的故障分为力控制与传递故障和介质控制与传递故障，力控制与传递故障包括结构断裂、结构变形和输出力不足；介质控制与传递故障包括介质压力异常、流量异常和介质泄露；通过故障模式及影响因素分析，确定需要开展分布规律建模及耗损退化建模的目标；

S3、故障影响因素分布规律建模：所述的故障影响因素分布规律建模为针对故障影响因素中存在的随机变量，分析随机变量的统计特性，确定随机变量的分布类型及分布函数；

S4、进行零组件耗损退化规律建模，并与步骤S1确定的产品性能模型进行结合，得到整个产品的性能与可靠性集成模型：所述的零组件耗损退化规律建模为针对导致产品功能丧失或性能退化的耗损失效机理，建立失效机理模型，用于表征零组件发生磨损、疲劳、腐蚀及裂纹扩展损伤的累积规律，或者直接表征绝缘电阻、磁通量、永久压缩变形的零件性能参数的退化规律；

步骤S4具体包括以下步骤：

S41、通过故障模式分析方法分析零组件的关键薄弱环节，并根据确定的关键薄弱环节确定对应的损耗机理；

S42、根据损耗机理，得到各个损耗机理随时间的变化关系即不同零组件性能相对时间的退化模型；

S43、得到不同零组件性能对时间的退化模型后，将其与步骤S1得到产品的性能模型结合，得到整个产品的性能与可靠性集成模型；

S5、对模型进行接口集成及验证：模型接口集成包括CAD参数化建模、多体系统参数化建模以及物理系统参数化建模；模型的验证通过故障注入实现，分别在模型及实物中注入相同的损伤，对比仿真及实物试验性能输出结果，验证性能退化状态；

S6、对功能可靠度以及性能可靠度进行分析，其包括以下子步骤：

S61、进行故障影响因素随机变量抽样仿真；

S62、根据步骤S61的仿真结果输入功能可靠度评估模型中进行功能可靠性评估；

S63、进行退化模型随机变量抽样仿真；

S64、根据步骤S63的仿真结果输入性能可靠度评估模型进行性能可靠性评估。

2.根据权利要求1所述的基于故障行为的航空机电产品可靠性建模与分析方法，其特征在于：步骤S11中，动力学性能包括力、位移、速度和加速度，机电液多学科性能包括流量、压力、电流、电压和功率。

3.根据权利要求1所述的基于故障行为的航空机电产品可靠性建模与分析方法，其特征在于：步骤S13中，多体系统动力学性能模型建模常用的工具包括ADAMS和Virtual LabMotion；机-电-液系统多领域综合性能模型有三种方式：基于传递函数、非因果建模和因果关系建模，其常用的建模工具包括Simulink、Dymola和AMESim。

4.根据权利要求1所述的基于故障行为的航空机电产品可靠性建模与分析方法，其特征在于：步骤S3中的影响因素包括载荷、结构尺寸和材料性能故。

5.根据权利要求1所述的基于故障行为的航空机电产品可靠性建模与分析方法，其特征在于：步骤S61和S63中的抽样采用直接抽样法。

6.根据权利要求5所述的基于故障行为的航空机电产品可靠性建模与分析方法，其特征在于：步骤S64中的性能可靠度评估模型通过AMESim模型和Dymola模型进行建模。