[发明专利]面向不同寿命指标要求多部件加速寿命验证试验优化方法

说明书

本发明提供一种面向不同寿命指标要求多部件加速寿命验证试验优化方法，其包括：S1、建立结构部件‑薄弱环节‑失效机理‑敏感应力的映射向量集；S2、构建常规载荷应力谱；S3、筛选合适的加速应力水平；S4、确定各结构部件等效加速时间向量集及产品等效加速寿命；S5、建立加速寿命验证试验ALDT优化模型；S6、ALDT优化模型求解；S7、确定最终ALDT优化设计方案。基于本发明所提出的方法，解决了现有ALDT试验设计方案无法适用于机械产品失效机理复杂、试验样本量有限且不同结构部件的敏感部位具有不同寿命指标要求加速试验设计难题，为此类工程问题的提供解决方案。

技术领域

本发明涉及机械系统加速寿命验证试验设计领域，特别涉及一种诸如用于增压器转子系统的面向不同寿命指标要求的多部件加速寿命验证试验优化方法。

背景技术

随着高可靠性、长寿命产品在航空航天、核电能源、数控加工以及交通运输等工程领域的广泛应用，加速寿命验证试验(Accelerated Life Demonstration Test，简称ALDT)已成为定量评价高可靠性、长寿命产品寿命特性指标考核的关键方法。ALDT设计方案直接决定了测试的时间和换件数量，甚至影响到测试结果的准确性，因此制定一个最优的ALDT试验设计方案显得格外重要。

传统的试验设计方法是基于数理统计理论得到满足要求的加速应力剖面、试验样本量、加速因子以及相应的加速试验时间。这种方法仅适用于样品数量足够多、失效机理单一且多个关键部件的寿命考核指标相同的机械产品，而在失效机理复杂、试验样本量有限且不同关键结构部件具有不同寿命指标要求的机械产品中应用时存在较大困难。因此，进一步研究ALDT的设计方法给出最优方案是十分有必要和意义的。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种面向机械产品的加速寿命验证试验优化方法，充分考虑多部位多寿命指标要求，同时结合工程条件限制，基于最优化设计理论，制定 ALDT试验设计方案并确定产品最优的加速应力剖面及试验时间。本申请提出的为一种系统的 ALDT设计方法，用于寻找具有多种失效机制的产品的最优加速应力剖面。

具体地，本发明提供一种面向不同寿命指标要求多部件加速寿命验证试验优化方法，其具体步骤如下所示：

S1：结合目标产品的结构组成和功能原理，基于FMMEA分析方法得到各结构部件、薄弱环节、主失效机理与敏感应力之间的映射关系，并建立相应的映射向量集V：

V＝[p，w，m，z]

其中p为结构部件编号向量，w为薄弱环节向量，m为失效机理向量，z为敏感应力向量。

S2：通过设计要求及载荷工况统计数据分布信息确定各结构部件设计寿命的敏感应力常规载荷剖面向量集，包括：应力水平向量集及时间历程向量集。

S3：通过加载设备限制及预实验的结果，基于相应的工程准则筛选合适的加速应力水平；

S4：在失效机理不变的前提下，针对不同结构部件的主失效机理，选择合适的加速寿命模型，基于损伤等效原则，辨识常规载荷谱与所筛选的加速应力水平损伤对应关系，并计算每个结构部件所需要的等效加速时间，形成各结构部件等效加速时间向量集，从而确定产品等效加速寿命； S5：分别以试验过程中更换失效结构部件的数量和ALDT进程总时间最小化为优化目标，建立ALDT优化模型，来对加速试验设计方案进行优化改进；

S6：基于所选定的优化算法，对提出的两类ALDT优化模型进行求解，以确定最优综合加速应力水平；

S7：根据优化结果，给出最终的ALDT设计方案，包括：最优的加速应力载荷剖面、综合加速因子以及总加速试验时间的确定。

优选地，所述的试验方案设计对象由多个结构部件组成，且各结构部件具有不同的寿命指标要求。