两个正态总体变异系数关系的统计推断

变异系数是一个应用较广的参数。本文研究两个独立的正态总体变异系数关系的统计推断问题,对于两个总体分布参数均未知的情形,构造了两个变异系数之比的精确置信限,提出了变异系数不等关系的假设检验方法。     

基于临界平面法的缺口件疲劳寿命预测方法

利用弹塑性有限元分析得到缺口件的应力、应变历史，分别计算任意材料平面上的描述拉伸和剪切疲劳破坏的两种损伤参量，取最大损伤参量所在的平面为临界平面，并利用最大损伤参量预测拉伸和剪切疲劳寿命，取小值为缺口件的疲劳寿命，进而得到一种预测缺口件疲劳寿命的预测方法。用此方法预测了SAE1045钢缺口件的疲劳寿命，并与实验值进行比较，误差分布在2—3倍因子范围之内。     

结构系统静强度与疲劳耦合可靠性的当量寿命分析

基于结构系统静强度和疲劳耦合可靠性分析方法,给出了元件静强度失效的当量寿命和当量损伤的概念。结合蒙特卡罗分析方法,讨论了当量损伤服从正态分布、对数正态分布、极值Ⅰ型分布和威布尔分布时当量寿命的概率分布形式。分析结果表明：当量损伤服从正态分布、对数正态分布、极值Ⅰ型分布时,当量寿命服从对数正态分布;当量损伤服从威布尔分布...     

低温泵现场使用可靠性评价及维修保障方法

结合北京卫星环境工程研究所现有低温泵使用情况,建立低温泵任务可靠性模型,开展低温泵FMEA。对2009年—2015年的低温泵故障数据进行收集和整理,采用直方图法进行现场故障率和MTBF估计,评估低温泵现场使用可靠性水平;又通过基于P-P理论的寿命分布假设检验方法,获得低温泵现场使用寿命分布特征。根据现场可靠性分析结果并结合多年维修保障经验,给出了低温泵使用过程中常见故障的维修保证流程及方法,有助于后续真空热试验的连续实施。     

火箭发动机涡轮叶片疲劳寿命可靠性分析

由于生产加工和使用过程中材料属性、结构尺寸以及工作载荷等的随机性,疲劳寿命通常存在较大的分散性。考虑结构几何参数、材料属性、工作载荷等变量的随机性,采用Monte Carlo模拟法与响应面法相结合,对液体火箭发动机涡轮叶片进行概率疲劳寿命分析,确定了涡轮叶片疲劳寿命可靠度模型,并分析了疲劳寿命对各随机变量的敏感度,以及变量分散度对疲劳寿命的影响。结果表明:疲劳寿命呈偏态分布;涡轮入口温度对叶片疲劳寿命影响最大,材料的低周疲劳性能参数对寿命影响较大,转速及热膨胀系数对寿命有一定影响,而其他参数对寿命的影响小;控制变量分散度是提高叶片安全寿命的有效途径,对单变量而言,控制涡轮入口温度分散度效果最显著。     

加速寿命试验设计与评估软件ALT511及其应用（二）

文章介绍了加速寿命试验设计与评估软件ALT511的单应力多个应力水平模块。该模块包括导入数据、每组应力水平寿命分布、加速模型拟合以及指定应力水平下可靠寿命值4个选项卡;给出了基于多应力水平失效数据的指数分布和威布尔分布的寿命分布拟合方法、阿伦尼斯模型和逆幂律模型的加速模型拟合方法,以及指定应力水平下考虑和不考虑置信度两种情况下的可靠寿命、失效概率密度函数和可靠度函数计算方法。最后以某航天器超声电机加速寿命试验为对象给出了软件应用案例,加速模型拟合结果与微软Excel软件拟合结果一致,可靠寿命计算结果与Minitab软件计算结果几乎一致。ALT511软件可为我国加速寿命试验软件的设计和应用提供有益参考和支撑。     

航天电子产品加速寿命试验技术研究

文章应用加速寿命试验理论和技术,对加速寿命试验的类型、参数模型以及加速方程的线性化等问题进行了分析,针对航天某电子产品的特点以及寿命分布假定,进行了加速寿命试验技术应用的研究,选择了以温度为应力的恒定应力加速寿命试验方案,并给出了应力水平,阐述了基于阿伦尼斯模型的加速寿命试验数据统计分析方法。     

随机振动疲劳试验的小裂纹扩展分析方法

针对某型液体火箭发动机管路接头的随机振动疲劳试验,基于断裂力学的小裂纹理论进行了裂纹扩展寿命分析。分别从小裂纹应力强度因子计算、疲劳应变/应力谱、裂纹扩展速率曲线以及裂纹扩展计算程序等方面进行了研究。使用FRANC3D(试用版)进行三维裂纹的有限元计算,得到了管路结构表面裂纹的应力强度因子变化规律;对应变实测数据进行了雨流计数,获得了用于裂纹扩展计算的应力循环谱块,研究了疲劳试验的应变循环峰值、幅值等时域分布特征;采用Newman闭合理论对长裂纹的NASGRO裂纹扩展速率曲线进行修正,给出了试验件材料的相关参数;最后,使用一种疲劳应力谱块平均施加方法进行了裂纹扩展寿命的快速计算。通过与试验结果对比,验证了计算方法有效、可靠。     

振动与疲劳

木文综述了随机振动环境所致疲劳损伤及破坏,即振动疲劳的概念、损伤模型、疲劳裂纹扩展及疲劳寿命估算公式,以及相应的振动疲劳试验方法。探讨了宽带随机振动环境下,振动疲劳的理论计算与试验方法。最后展望了振动疲劳在航天领域的应用前景。     

巡天任务复杂工况下超静平台作动器疲劳寿命评估

为研究超静平台作动器的疲劳寿命特性，以其在轨执行巡天任务时的复杂工况分析为出发点，开展了典型工况下的超静平台物理试验，获取作动器实测载荷数据；采用有限元仿真模型进行疲劳损伤系数计算，根据“累积损伤-临界损伤”干涉模型进行累积损伤建模，推导了基于损伤系数外推的作动器概率疲劳寿命解析模型；利用最大损伤系数对应工况进行试验载荷谱设计，开展作动器疲劳寿命试验获取疲劳寿命分布，结合模型计算给出超静平台上不同损伤系数对应作动器的疲劳寿命评估结果。结果表明，运用建立的方法及模型，能够结合超静平台巡天任务工况，利用基于载荷谱编制的疲劳寿命试验结果，计算出平台上各作动器可靠度随在轨时间变化规律及概率疲劳寿命，可为超静平台作动器等一类在轨工况及载荷谱复杂、多样的空间运动机构提供一种真实有效的寿命评估技术途径。     

常规载荷与振动环境共同作用下导弹接头吊耳的疲劳寿命计算

针对导弹接头吊耳在常规载荷和振动环境共同作用下产生的疲劳问题,提出了一种结构疲劳寿命预测方法。首先,基于两种载荷作用下金属材料的疲劳失效特征共性,建立了对应载荷下两种疲劳损伤的累加规则;其次,采用Miner理论和Dirlik模型分别计算两种载荷下结构的疲劳损伤值;最后,通过对两种疲劳损伤的综合计算,建立了结构疲劳寿命的预测方法。使用该方法对导弹接头吊耳在两种载荷共同作用下的疲劳寿命进行了分析计算。     

对数正态分布下的失效数据处理方法——介绍航天工业行业标准QJ2407—92

简述了指数分布和威布尔分布的特点。介绍了QJ2407—92《电子元器件寿命和加速寿命试验数据处理方法》的制定目的和依据;给出了假定产品的寿命服从自然对数正态分布的有关函数,并指出了对数正态分布的应用范围;对标准中对数正态分布参数的估计方法作了较具体的说明;讨论了图估计方法等5个数据处理的有关问题。     

液体火箭发动机推力室喉部结构热疲劳寿命预估研究

为了准确预估液体火箭发动机推力室喉部结构的热疲劳寿命,采用热-力耦合方法对推力室喉部结构在整个循环加载过程中的变形进行数值模拟。以最危险的温度最高和变形最大处为考察点,在多次循环载荷下,综合运用循环疲劳和准静态疲劳理论,对数值计算结果进行分析,预估了结构的热疲劳寿命。研究表明:单次循环下,喉部结构寿命预估值最小,偏保守和安全,因而推荐工程设计和工程应用最优先参考。     

无失效数据下液体火箭发动机可靠性多层Bayes估计

针对液体火箭发动机热试车过程中可能出现的无失效情况,在对寿命分布进行分析的基础上,确定了失效概率的多层先验分布,并给出了其Bayes估计。然后用最小二乘法给出寿命分布的参数估计,进而得到可靠度估计。最后通过随机模拟,讨论了文中c值的选取问题,证明了方法的可行性。     

星载电子设备元器件随机振动疲劳分析

星载电子设备通常要经历各种振动环境,在恶劣的随机振动环境中,设备中的元器件管脚及焊点容易出现疲劳问题。文章应用Miner疲劳损伤累积理论及三带宽技术,提出了一种实用有效的分析元器件管脚及焊点进行随机振动疲劳寿命的方法。     

加速寿命试验设计与评估软件ALT511及其应用（一）

为满足适合工程应用的加速寿命试验设计和评估需要,北京卫星环境工程研究所自研了加速寿命试验设计与评估软件ALT511。该软件由4个基本模块组成,其中“单应力一个应力水平”模块包括输入、加速因子计算、退化建模和可靠度评估4个选项卡。基于阿伦尼斯、逆幂律、广义艾琳、Norris-Landzberg以及线性5种加速模型和加速因子计算式,给出试验时间放大倍数和加速寿命试验时长的计算方法,对未失效试验件给出退化建模和伪寿命计算方法,阐述了换算成正常应力下的试验结果分布拟合方法、可靠度点估计值、可靠度下限值计算方法。最后以航天器轴承加速寿命试验为对象给出了软件应用案例。该软件融合了成熟的加速模型、试验方法、权威标准和专家经验,兼具通用性和行业特色。     

振动环境中结构疲劳强度的可靠性分析

振动环境中结构的失效形式多为疲劳破坏。考虑到各个参量的随机性,对结构疲劳强度作可靠性分析是必要的。采用传统的强度可靠性分析方法无法解决上述问题。本文重点讨论了随机振动环境中窄带响应结构对应所指定的振动疲劳寿命,其疲劳强度的可靠性分析方法及计算过程。由于宽带响应结构的复杂性,文中初步讨论了可靠度的近似估算方法。对某组件危险部位的验算结果表明,文中给出了简便实用的方法。     

泵前阀开关波纹管组件改进设计

某型号发动机泵前阀在抽典试验中开关腔波纹管组件发生了疲劳失效,经对失效原因及机理进行分析,对波纹管组件进行了改进设计,并对原状态波纹管组件及新设计进行了有限元计算分析和疲劳寿命估计。计算结果表明,新设计波纹管应力分布相对合理,疲劳寿命水平有较大提高。设计改进后生产了试验件并进行了阀门试验,试验与计算结果相当并满足发动机使用要求。     

基于性能退化数据的可靠性评估

传统的可靠性评估方法一般基于失效寿命数据，对于高可靠长寿命产品，很难通过寿命试验和加速寿命试验获得失效寿命时间，这种情况下产品的性能退化数据可提供可靠性评估的重要信息。在基于失效数据可靠性评估及性能可靠性评估方法的基础上，提出了基于退化轨迹与基于性能退化量分布两种可靠性评估方法，以对具有退化失效机理的高可靠长寿命产品进行可靠性评估。基于退化轨迹的可靠性评估方法首先选取合适的退化轨迹模型，利用退化数据对退化轨迹进行模型拟合得到模型参数，然后根据退化轨迹外推得到伪失效寿命，最后根据完全寿命试验数据的统计分析方法进行统计分析得到产品可靠性信息。基于性能退化量分布的可靠性评估方法首先计算不同测量时刻产品性能退化量的统计特征，对其进行曲线拟合得到统计特征随时间变化的函数，即性能退化量分布参数，最后利用可靠性与性能退化量分布的关系评估产品的可靠性。本文最后给出了两种可靠性评估方法的应用案例，验证了方法的正确性与有效性。     

基于实测数据的随机振动疲劳寿命预测方法

为研究随机振动载荷下构件的疲劳特性,采用振动台对试件开展随机振动疲劳试验。通过对试件应变计改装,完成试验过程中试件应变响应载荷测量,并实现试件疲劳过程的实时监测,准确获取了试件疲劳时刻。基于实测时域数据,结合雨流计数法和线性累积损伤理论,预估3种量级下试件的随机振动疲劳寿命。预估值与试验值对比均在3倍分散带内,验证了上述随机振动疲劳寿命预测方法的可行性及有效性。后续可通过载荷数据的实测开展危险结构件的疲劳失效监测及寿命预测。