故障物理分析与机械可靠性(一)--机械产品劣化原因及能力降低与故障发生过程

机械产品可靠性具有与电子产品许多不同的特点。如：涉及面广,可靠性问题复杂;影响因素复杂,故障模式多;故障数据分散;故障大多服从威布尔分布而不是指数分布等。而更使人们关注的是,机械产品的可靠性分析和设计至今尚无完整的方法。前苏联工业部门十分重视机械产品的可靠性问题,长期的努力使他们在这一技术领域形成了自己的研究特色并确立了优势地位。本文作者通过跟踪、分析前苏联有关可靠性标准、专著等文献后认为,从故障机理与故障物理分析入手,是他们解决机械产品可靠性问题关键方法所在。为此,本刊将分期连载５篇系列文章,介绍前苏联可靠性专家从故障预测到实现可靠性目标的基本思路和技术途径。在总题名为“故障物理分析与机械可靠性”这一总标题下,拟发表的这５篇文章是：１．机械产品劣化原因及能力降低与故障发生过程;２．故障物理分析基本内容;３．参数及损伤变化与极限状态的数学描述;４．可靠性指标名称与指标产生过程;５．机械可靠性设计与试验。     

机载电子产品加速试验研究进展

舰载机机载产品在服役过程中故障率高,故障机理复杂,制约了舰载机作战效能发挥,而传统设计生产阶段的可靠性鉴定试验方法,不能有效推断产品在服役环境下的真实可靠性水平。加速试验是解决高可靠性、小样本产品可靠性评估和验证问题的有效方法,具有低成本、短周期等特征。系统分析了加速试验方法在机载电子产品全寿命周期中的应用现状,包括电子产品加速试验的基本模型、存在问题和发展趋势,从而为有效开展机载电子产品的加速试验提供借鉴。     

基于故障相依的可靠性评估方法

针对故障相依的电子产品可靠性评价问题,研究了利用Copula函数构造可靠度评估函数的方法.在此基础上提出了适用于相依故障模式电子产品的可靠性评估方法,并通过算例进行了验证.与传统方法相比,该方法降低了模型的求解难度,同时有助于提高故障相依产品的可靠性评估精度.     

基于数字化平台的发电机控制器可靠性优化设计

主要研究了基于故障预测技术、在可靠性物理仿真分析的条件下,通过对产品的技术条件的分解、应力损伤分析和故障分析等一系列手段,使得发电机控制器的可靠性工作能够从产品的早期论证阶段就与产品的性能设计结合在一起,并且贯穿于产品研制的全过程,实现可靠性与性能设计的一体化,适应目前电子产品研制周期短、可靠性要求高的研制模式。     

舰载直升机机载电子产品可靠性设计验证方法

介绍了舰载直升机机载电子产品可靠性设计和验证的指导思想和方法。在设计中贯彻"做实传统方法、引入先进技术"的理念,将传统方法与故障物理方法相结合,为高可靠性电子产品设计提供方法保障。在验证中以可靠性综合评价为主线,利用可靠性分析与试验数据,实现产品可靠性的多数据源、全过程动态评价与控制,并有效地缩短鉴定试验时间。     

基于故障机理和伪失效寿命的 电子产品剩余寿命预测

针对传统电子产品可靠性评估中存在的不足,提出了一种基于故障机理和伪失效寿命的电子产品剩余寿命预测方法。首先,基于电子产品的故障模式、故障机理分析,确定产品敏感性能参数;然后,对敏感参数退化量进行监测,建立电子产品退化轨迹模型,利用最大似然法估计其参数;最后,根据电子产品退化轨迹,设定故障阈值,得到电子产品寿命分布。通过仿真表明,该方法评估精度较高,对电子产品的可靠性评估有一定的参考价值。     

电子产品基于故障物理的可靠性设计优化方法研究

以基于故障物理的可靠性技术为指导,对电子产品可靠性设计优化方法进行了研究。通过对某型惯导系统电子单元的应用实践表明,本文介绍的可靠性设计优化方法,可以克服传统可靠性"设计-建立物理样机-试验-修改物理样机"的串行工作模式的不足,实现可靠性与性能一体化设计。对于目前高可靠、易保障和研发周期短的电子产品可靠性工作具有参考意义。     

基于有限元方法的航空电子产品振动特性分析

随着航空电子产品结构复杂度不断增加,振动与冲击对产品可靠性的威胁也更加严重,利用有限元方法可以对产品进行振动特性分析.某型航电产品ACS结构特殊,散热凸台布置于机箱盖板,通过导热垫片直接与芯片相连接,故障率较高,因此有必要对其进行振动特性分析.本文采用有限元软件ABAQUS,运用基础激励法对ACS进行随机功率谱分析,模拟得到位移响应和应力响应等数据,分析了产品故障位置PSD值与频率关系,研究振动对产品故障的影响.     

PDM技术在机械可靠性设计分析中的应用研究

多领域工具集成是复杂产品虚拟样机设计仿真需要解决的技术问题之一.提出了一个面向服务集成、具有良好开放性、基于标准的、即插即用的机械可靠性设计分析多领域工具集成平台,以及基于产品数据管理(PDM)技术的机械可靠性设计分析虚拟样机体系结构.讨论了如何面向模型数据管理实现设计和协同分析过程中CAD/CAE工具与PDM的综合集成.最后,以某空间结构锁系可靠性设计分析为例,简要介绍了基于CAD/CAE工具的机械可靠性一体化设计、分析方案,以及如何采用应用封装技术实现基于PDM的机械产品可靠性协同建模和分析.     

环境应力筛选方法

为了提高产品的可靠性,就要对产品进行可靠性试验,对此,本文介绍了一种随机振动加温度循环的环境应力筛选方法。这种方法用于生产线上出厂前的电子产品筛选试验。其目的是把产品故障消灭于交付使用之前,使产品的可靠性提高。本文还对施加随机与正弦振动环境进行了比较,试验结果表明,施加随机振动比施加正弦振动有效得多。     

机载计算机可靠性设计的初步实践

介绍了在研制某型号用机载计算机的过程中，通过进行可靠性设计尝试，使机载计算机可靠性水平满足型号要求，获型号设备可靠性设计第二名的情况。所采取的设计方法如：可靠性建模、预计及分配；元器件的选择、筛选与使用控制；各类元器件的降额设计使用；简化设计；进行故障模式影响和危害性分析等。     

飞机机载设备可靠性增长摸底试验技术

某型飞机是首次较系统地开展可靠性设计的型号,从方案论证阶段开始至详细设计阶段,总师系统开展了一系列可靠性设计和管理工作。随着型号研制工作从设计转入试制,可靠性工作的重点则从设计控制转向研制产品的可靠性增长控制。其间,可靠性增长摸底试验技术对促进研制产品可靠性增长产生了明显的效果。可靠性增长摸底试验技术是根据可靠性增长的理论,利用可靠性试验的方法,结合国内机载电子产品可靠性状况和型号研制特点而提出的。其目的是利用较短的试验时间,将新研机载设备S型件的部分设计、工艺薄弱环节和缺陷暴露出来,在装机上天前采取有效的改正措施,以期定型试飞中少出故障,促进研制试飞顺利进行,并使设备的可靠性得到初步增长。     

航天发射场故障失效分析案例研究

随着现代航天产品日趋复杂,失效分析工作也日益受到重视。本文通过美国肯尼迪航天中心的有效载荷箱钢轨、避雷系统钢缆、履带运输车轴承、避雷塔钢管等地面设施设备故障失效案例,论述了故障失效归于生产制造、环境条件、操作与维护、研发设计以及综合形成的老化等五种成因,综述了进行每类故障失效分析所采用的检测仪器与实验室分析等技术手段、分析过程及分析结果,最后,强调了故障失效分析对于预防失效、确保航天系统的质量与可靠性的作用。本文可为我国航天发射场地面设施设备的可靠性研究提供有利的参考。     

航天电磁继电器可靠性容差分析技术的研究

航天电磁继电器是在航天电子系统中完成信号传递、执行控制、系统配电等功能的主要电子元器件之一，其可靠性直接影响整个航天电子系统的可靠性。航天继电器可靠性设计技术是其产品可靠性工程的关键技术。本文分析了当前各领域可靠性研究现状及航天电磁继电器产品的可靠性现状与问题，提出并建立了基于正交试验表的电磁吸力可靠性容差分析数学模型、基于概率统计方法的机械反力可靠性容差分析数学模型及基于“应力-强度干涉法”的吸反力配合特性可靠性容差分析数学模型。以某型号航天电磁继电器为例，进行了可靠性容差分析与研究，给出了对航天电磁继电器可靠性设计具有指导作用的重要结论。     

航天发射场故障失效分析案例研究简

随着现代航天产品日趋复杂,失效分析工作也日益受到重视.本文通过美国肯尼迪航天中心的有效载荷箱钢轨、避雷系统铜缆、履带运输车轴承、避雷塔钢管等地面设施设备故障失效案例,论述了故障失效归于生产制造、环境条件、操作与维护、研发设计以及综合形成的老化等五种成因,综述了进行每类故障失效分析所采用的检测仪器与实验室分析等技术手段、分析过程及分析结果,最后,强调了故障失效分析对于预防失效、确保航天系统的质量与可靠性的作用.本文可为我国航天发射场地面设施设备的可靠性研究提供有利的参考.     

通用处理模块的功能FMEA技术应用研究

通用处理模块(General Processing Module, GPM)是集成模块化系统的核心,用于实现系统的数据处理功能。GPM的可靠性是保证其效能的前提和基础,应与功能、性能等技术指标一样在模块研制过程中予以重视,为此很有必要开展GPM故障模式与影响分析。研究了故障模式及影响分析(FMEA)的分析方法及流程,以GPM中的电源管理单元为例,对其进行功能FMEA技术的应用研究,识别故障模式及设计中的薄弱环节,优化设计方案,提高GPM的可靠性和安全性,为后续机载产品开展FMEA工作提供参考。     

试论航空产品的翻修时限

近年来,随着可靠性理论与工程实践的结合,可靠性理论已渐渐地由其在电子产品中的应用扩展到各个工程领域。除了产品本身的设计、工艺、制造等各个环节的可靠性(即我们说的固有可靠性)外,使用中的维护和修理(对可修复产品而言)也是保证和提高产品使用可     

航空电子产品装配中PFMEA方法的应用和改进

航空电子产品装配的特点是所需物料较多、装配工艺复杂、装配精度要求较高等,为保证产品的质量和可靠性,需要采取科学的方法研究装配过程,并对过程中的失效模式风险进行分析。本文以某型航空电子产品装配过程中的零件装配、绝缘垫粘贴及零件冲压为例详细说明 PFMEA 方法在装配过程中的应用,找出装配过程中风险较高的项目,通过工装辅助来降低风险,提高产品质量。本文将 PFMEA 这一可靠性研究工具引入航空电子产品装配过程,为航空电子产品装配提供了一种较为科学、有效的风险预防手段。     

航空机载可修产品外场可靠性评估模型及其应用

航空机载复杂产品基本是可修产品 ,按其修复深度分为完全修复和基本修复 ,而实际维修中又多为基本修复。完全修复后可靠性样本可用不可修模型处理 ,而基本修复可靠性样本采用何种数学模型处理在实际工作中尚不多见。介绍了进行某型国产新机机载产品使用可靠性研究中使用的分析模型 ,重点讨论非齐次泊松过程建模与故障强度概念 ,并指出了模型应用的方法及实例 ,给出了课题评估结果。     

球载电子系统可靠性设计探讨

根据气球载电子系统的特点和任务需要，改变传统的以平均故障间隔时间为中心的设计思想，介绍了一种基于无维修使用期的可靠性设计思想。这种设计思想强调故障的可预计性和可靠性水平的可保证性，强调高标准，从根本上提高产品固有可靠性水平。探讨了冗余设计、引人容错设计、可重构性设计、动态设计、故障软化设计、环境防护设计和降级设计等各种可靠性设计技术和方法。