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。     

基于蒙特-卡罗法的电子电路统计分析仿真

电子电路的统计分析在电子产品批量生产前对产品元器件容差的选取、产品成品率和生产成本预测上有很好的指导意义。蒙特-卡罗分析方法是电子电路常用的统计方法之一,采用计算机模拟的蒙特-卡罗法通过对电子电路的性能统计试验来求得其性能的期望值、标准差等统计参数,并能从进一步求得的直方图上预测该性能处于技术指标允许范围之内的产品合格率。通过统计分析结果可以选取可靠性高、成本低的设计方案,以实现电子电路的优化设计。本文以滤波器为例说明在OrCAD/PSpice9环境下进行电路统计分析的方法和应用。     

用摄动法研究几何尺寸为随机量时轮盘的可靠性

几何尺寸和材料性质等的随机性都影响结构的可靠性。本文提出用建立在二阶摄动法基础上的概率有限元来分析轮盘的几何形状不确定时的随机应力场和可靠性, 研究用摄动方法处理问题的基本思路, 推导随机应力场和可靠度的计算公式, 用简单算例分析讨论了几何尺寸对可靠性的影响规律, 算例结果与MonteCarlo模拟结果的对比表明本文的方法有效, 理论正确。      

考虑多工况性能可靠性的航空发动机循环设计方法

为实现航空发动机总体性能设计方法由传统的确定性设计向不确定性概率设计转变，提出基于分布式协同响应面法思想的航空发动机多工况性能可靠性循环优化设计方法:建立了引入非确定性部件性能的航空发动机性能仿真模型，通过试验设计、非设计点性能仿真试验等步骤，构建了各典型工况下发动机推力与耗油率性能可靠度关于设计点循环参数的分布式响应面模型，并以此构建多工况性能协同响应面模型进行循环参数优化设计，最终获得循环参数非劣解集并通过随机试验进行验证。结果表明，通过多工况性能可靠性循环优化设计方法获得的循环参数非劣解集均能使发动机在多个典型工况下的总体性能同时达到不低于97.5%的高可靠度，为设计人员根据实际情况选取循环参数提供依据。      

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。     

某型航空发动机封严篦齿盘异型螺栓孔公差设计分析

为了有效降低孔边应力水平,以某型航空发动机封严篦齿盘5参量单轴对称异型孔为研究对象。针对此类异型孔的公差设计问题,利用蒙特卡洛模拟技术,通过构造异型孔孔边应力状态的响应面函数以对设计参数进行灵敏度分析,确定了需要给定公差的设计变量。讨论了异型孔的重要设计尺寸公差带对孔边应力分布及配合的影响,并参照美制紧固件螺栓通孔设计标准,确定了此类异型孔尺寸公差选取应满足的强度要求及装配等级。     

直升机关键件疲劳设计探讨

本文结合工程实例对直升机关键件疲劳设计和试验验证中的几个问题进行了探讨和分析。提出了几个观点:对承受高周疲劳载荷为主的直升机关键件,宜采用疲劳极限和疲劳寿命共同作为疲劳设计目标参数;疲劳寿命对疲劳极限、载荷谱相当敏感的T-、A-等破坏模式的疲劳设计应采用无限寿命设计方法;多疲劳源、多破坏模式复杂结构疲劳设计时须给予额外设计裕度;多疲劳源、多破坏模式复杂结构疲劳试验须充分利用试件同时考核多个危险部位,获得各危险部位准确的疲劳性能。     

Optimal design of RTCs in digital circuit fault self-repair based on global signal optimization

Since digital circuits have been widely and thoroughly applied in various fields, electronic systems are increasingly more complicated and require greater reliability. Faults may occur in elec-tronic systems in complicated environments. If immediate field repairs are not made on the faults, elec-tronic systems will not run normally, and this will lead to serious losses. The traditional method for improving system reliability based on redundant fault-tolerant technique has been unable to meet the requirements. Therefore, on the basis of (evolvable hardware)-based and (reparation balance technology)-based electronic circuit fault self-repair strategy proposed in our preliminary work, the optimal design of rectification circuits (RTCs) in electronic circuit fault self-repair based on global sig-nal optimization is deeply researched in this paper. First of all, the basic theory of RTC optimal design based on global signal optimization is proposed. Secondly, relevant considerations and suitable ranges are analyzed. Then, the basic flow of RTC optimal design is researched. Eventually, a typical circuit is selected for simulation verification, and detailed simulated analysis is made on five circumstances that occur during RTC evolution. The simulation results prove that compared with the conventional design method based RTC, the global signal optimization design method based RTC is lower in hardware cost, faster in circuit evolution, higher in convergent precision, and higher in circuit evolution success rate. Therefore, the global signal optimization based RTC optimal design method applied in the elec-tronic circuit fault self-repair technology is proven to be feasible, effective, and advantageous.     

电子整机加速贮存试验的Dirichlet分析方法

针对电子整机系统结构复杂,失效机理众多,无法利用传统的加速模型外推对其寿命和可靠性特征进行分析的问题,提出一种基于顺序Dirichlet分布的分析模型,利用多应力、多水平的环境应力,对每一阶段上的失效率建立指数分布模型。通过先验信息和基于反应论的修正加速模型,给出各应力水平上的失效率先验信息,利用多变量顺序Dirichlet分布描述先验失效率概率密度函数,并根据先验信息对Dirichlet分布参数进行辨识设计和对参数物理意义进行阐述。根据恒加定数试验特点,提出似然函数的解析步骤,利用Gibbs拒绝抽样方法对Dirichlet后验分布进行推断分析,得到后验信息。最后分析一个实例,给出抽样过程和几个分位点上的失效率估计值,并比较正常状态下先验和后验的可靠度变化趋势,验证算法具有一定的效率,为电子整机寿命预测与评估提供一种新方法。     

基于Taguchi方法的转子系统动力学容差设计

提出了基于Taguchi方法的转子系统动力学容差设计理论.从结构的动力响应要求出发,以Taguchi方法为基础,对结构的制造及装配容差进行动力学容差设计,减小结构在制造过程的设计参数不确定和安装工艺不确定影响下其动力响应的波动.该设计过程为:①通过正交试验及方差分析完成参数设计,初步确定符合要求的参数设计值组合;②确定容差设计的初始设计值及初始设计范围,确定目标函数,形成多目标优化问题;③利用遗传算法对多目标优化问题进行解算,得到容差设计结果.对某型双转子航空发动机具有初始不平衡量轮盘的安装工艺进行了容差设计.设计表明:具有初始不平衡量的轮盘在装配时通过控制不平衡量的幅值及相位角差的搭配可有效降低支承振动响应,设计后支承最大振动响应合格率由17.7%提高至97%,验证了该设计理论的可行性.     

基于响应面的系统性能可靠性优化设计方法

提出了建立基于Logistic变换的性能可靠度与关键设计参数(DDP)之间函数关系的响应面方法以及性能可靠性优化设计模型。通过试验设计、一体化仿真、Logistic变换、多项式拟合、方差分析和模型检验等步骤,来构建系统性能可靠性响应面模型。并以性能可靠度为目标,性能设计参数可行域为约束进行设计优化。针对舵机案例,以性能模型和干扰模型为基础,通过仿真及回归分析,建立了性能可靠度与关键设计参数（Ce,Kp,J）的响应面模型。建立了舵机性能可靠性设计优化模型,对关键设计参数进行了优化。     

基于响应面法的齿轮容差设计方法研究

随着附件传动系统不断向高速、重载方向发展,齿面接触可靠性问题越来越受关注.为提高齿轮可靠性,分析了齿轮传动系统常见误差类型及影响,开展了齿轮容差设计初步探讨.根据齿轮制造、加工及系统动态误差的产生原理和作用方式,基于齿轮接触应力仿真结果,确定了影响齿轮接触应力随机性的5种主要误差形式及其特征量分布规律,提出了基于响应面法的齿轮容差设计方法,给出了齿轮系统公差设计的改进方向:在进行齿轮公差设计时,重点控制H、V方向的轴向平行度公差.     

航空发动机套齿动态装配间隙非概率优化设计

为解决航空发动机套齿动态装配间隙的响应问题,在考虑动态变形和参数不确定性的情况下,将1种非概率区间分析方法与Kriging响应面模型及响应面优化方法相结合,对套齿初始装配间隙进行了可靠性优化设计。以某刚性套齿联轴器作为数值算例,在确定性设计的基础上,考虑机械载荷、热载荷、材料参数的分散性,运用区间分析方法得到了动态装配间隙的响应范围,利用非概率可靠性指标对初始装配间隙进行了优化设计。与确定性设计相比,优化设计提高了结构的可靠性;与概率设计相比,优化设计降低了对不确定参数的信息要求。验证了非概率方法解决装配对象不确定性结构响应问题的可行性与适用性。     

无人机用小型航空发动机可靠性指标评定

为了评价小型航空发动机在研制过程中的可靠性水平,基于其结构和使用特点,建立了可靠性参数体系和指标评定方法;选择平均故障间隔时间（MTBF）、起动可靠度（RSS）、平均致命故障间隔时间（MTBCF）作为发动机的可靠性参数,采用Bayes数据融合方法建立MTBF评定模型、采用故障树分析方法建立RSS评定模型、采用关键件的寿命分布建立MTBCF评定模型;与传统取平均值计算方法相比较,提出的方法将发动机的故障数据分类统计、分层次评估,能够全面反映出系统的可靠性状态,并有利于发现系统中存在的薄弱环节,通过应用实例说明了该方法的有效性．     

基于小波变换的容差电路故障诊断

针对目前模拟电路中电子元器件存在的容差与非线性导致电路故障难以检测的现状,设计了适用于诊断由器件超出容差所引起的模拟电路故障的小波分析诊断方法。通过设定故障进行蒙特卡罗容差实验,采用小波神经网络,对故障输出信号进行小波分析提取其小波高频系数参量,经PCA分析和归一化后形成训练特征向量,并经过BP神经网络训练后,故障信号通过小波神经网络后能够快速精准的对故障器件进行定位。通过大量样本进行仿真计算表明所设计的小波特征参量故障诊断法对于模拟电路具有很好的故障分辨率。     

Reliability assessment of engine electronic controllers based on Bayesian deep learning and cloud computing

The reliability of an Engine Electronic Controller (EEC) attracts attention, which has a critical impact on aircraft engine safety. Reliability assessment is an important part of the design phase. However, the complex composition of EEC and the characteristic of the Phased-Mission System (PMS) lead to the difficulty of assessment. This paper puts forward an advanced approach, considering the complex products and uncertain mission profiles to evaluate the Mean Time Between Failures (MTBF) in the design phase. The failure mechanisms of complex components are deduced by Bayesian Deep Learning (BDL) intelligent algorithm. And copious samples of reliability simulation are solved by cloud computing technology. Based on the result of BDL and cloud computing, simulations are conducted with the Physics of Failure (PoF) theory and Failure Behavior Model (FBM). This reliability assessment approach can evaluate MTBF of electronic products without reference to physical tests. Finally, an EEC is applied to verify the effectiveness and accuracy of the method.     

移动登机桥举升机构设计

移动登机桥举升叉架受力分析计算，突破叉架结构的传统手工计算。借助于现代设计方法，在初步确定该结构的参数基础上，采用SolidWorks软件三维建模，通过COSMOSMotion插件对其工作机构进行运动学仿真；在COSMOSworks模块中，按照实际工况对模型进行约束及加栽、划分网格等操作，进行机构的结构有限元分析，校核该机构的结构参数，提高了举升叉架的设计效率和安全可靠性。通过实地试验，验证该机构参数的合理性及该方法的可信度。     

电路参数对石墨加热元件发热特性的影响规律研究

电路参数是石墨加热元件发热性能的决定性因素,对电路参数的影响规律的研究是高性能高可靠性石墨加热器设计的基础。对石墨加热装置的失效过程进行研究,确定发热元件可靠性量化指标：温度均匀度;在此基础上,确定对加热元件热输出性能进行量化的四个电路参数：加热元件厚度、发热条宽度、发热条缝隙、缝隙处的倒圆半径;对发热电路进行参数化建模,并采用有限元电热耦合仿真对加热元件电路参数对加热能力和可靠性的影响机理进行研究。结果表明：加热元件的厚度决定了加热元件的热输出能力,而其余三个电路参数决定了加热元件的可靠性。本文的研究成果对高性能石墨加热装置的研制具有重要的支撑作用。     

透平叶片疲劳强度可靠性设计的研究

本文提出了透平叶片疲劳强度的可靠性设计方法。该方法把透平叶片的静应力、动应力和叶片疲劳强度处理为随机变量,使用疲劳应力分布和疲劳强度分布的干涉模型,在设计阶段确定透平叶片的可靠度。文中给出了透平叶片可靠性设计的实例。      

基于响应面法的可靠性稳健设计优化

针对极限状态函数和结构性能函数为隐式的结构可靠性稳健设计优化问题,将结构性能稳健性、可靠性灵敏度稳健性与6σ稳健设计思想相结合,建立了一种基于响应面法的可靠性稳健设计优化模型并给出了具体算法.采用多项式拟合结构性能函数和极限状态函数,推导了基于响应面函数的1阶可靠度指标以及性能函数均值和均方差的计算方程;将结构可靠度作为基本约束条件,采用序列二次规划法得到稳健设计优化结果.运用该方法对某涡轮叶片型线进行设计优化,经过优化后,静、动叶的动能效率均值分别提高1.5%和6.4%,动叶片最大应力均值下降7.9%,动叶叶身最大变形均值下降5.6%,动叶片结构强度可靠度由初始的91.3%提高到了99.9%.