危害性矩阵分析中故障模式影响概率的确定方法

危害性矩阵分析是进行产品分析和指导改进措施的重要手段,为了解决通过经验决定故障模式影响概率的现状,需采用更加实用客观的方法。根据定量危害性矩阵分析的原理和方法,首先收集故障模式影响概率经验估计法的参照依据和取值范围;然后提出采用故障树计算故障模式影响概率的方法,并用算例进行验证,结果表明故障树计算法避免了人为因素的影响,计算量小,准确性好;最后给出故障模式影响概率的确定流程。     

定量危害性矩阵分析方法研究

危害性矩阵分析中,由于同一个严酷度类别在矩阵图中是一个区间,容易出现当几个故障模式的严酷度相同时,在矩阵图中无法精确标识,从而使得得出的危害度有偏差.同时,利用作图法,分析效率较低.本文首先对目前的危害性分析方法进行改进,将区间进行再次划分并用显性直观的数值进行度量;然后,以某型飞机升降舵操纵分系统为例,进行危害性分析.结果表明:该方法可以对各故障模式或产品的危害度给出精确的量化值,为改进决策提供支持.     

基于模糊理论的燃油流量计FMECA

针对传统FMECA对故障模式危害性分析主观化、经验化的缺点,应用模糊数学方法定量化传统定性评价指标。以燃油流量计为例,建立因素集、评价集,采用层次分析法确定因素权重、隶属函数法确定模糊评价矩阵,给出基于模糊理论的燃油流量计各故障模式的危害度等级,并与风险优先数法（ RPN）比较,表明前者具有较大优势。通过二级评判计算燃油流量计故障对发动机控制系统的危害度等级,结果对发动机控制系统的可靠性设计和验证有较大意义。     

面向IMA平台的可持续环境试验软件设计

针对综合处理机环境试验软件单次测试效率低、试验时间过长的问题,设计了一种可持续的综合处理机环境试验软件设计方法。根据环境试验不同测试项的依赖关系分析,提出多测试子图并发测试优化方法,减少故障导致的测试中断,提升单次测试效率;针对网络测试子图的环形拓扑结构会导致单点故障造成测试中止的问题,设计了星型网络测试拓扑结构,实现单点网络故障条件下的网络测试可持续;提出了循环测试优化设计、备份主控优化设计、结构化故障现场记录设计方法进一步提升单次环境试验的测试效率和测试结果分析效率。针对某型综合处理机环境试验测试结果表明,提出的软件设计方法大大提升了环境试验的效率,缩短了环境试验总时间。     

空气起动机故障模式、影响及危害性分析

研究了可靠性理论中的故障模式、影响及危害性分析技术,并将该技术应用于空气起动机的修理中。利用搜集到的空气起动机故障信息和数据,进行了故障模式、影响及危害性技术分析,确定了其可靠性薄弱环节,并最终制定了设计改进措施和维修措施。     

航改燃气轮机燃烧室故障模式、影响及危害性分析

为提高航改燃机燃烧室可靠性及使用安全性,在设计阶段对某型中等功率航改燃气轮机燃烧室进行故障模式、影响及危害性分析(FMECA)。根据燃烧室结构组成,建立硬件层次及可靠性逻辑框图。针对燃烧室机匣、火焰筒、燃油总管、燃油喷嘴、导流罩等零部件进行故障模式分析,指出可能发生故障的原因及其影响,并有针对性地提出改进措施。根据各零部件发生故障的概率及严重程度建立危害性矩阵,找出系统的薄弱环节,得到FMECA表。结果表明:火焰筒壁面掉块及燃油总管焊缝开裂是影响燃烧室性能及使用安全性的主要因素,应采取相应措施降低其发生概率及严重程度,同时指出对于发生概率及严重程度较低的故障可以适当降低其设计成本。运用FMECA表客观地找出系统薄弱环节,为后续燃烧室维护及测试提供参考。     

民用飞机典型部件的可靠性分析

运用FMECA方法 (故障模式影响及危害性分析)分析部件可靠性时,由于引发故障的因素会彼此影响,且专家评判带有较强主观性等问题,很难综合各种复杂因素得到定量结果。针对该问题,文中首先对飞行操纵系统典型部件——方向舵配平作动器进行硬件FMECA,基于分析结果且运用模糊FMECA方法,通过咨询专家得到单因素评价集、采用层次分析法得到权重集等步骤,最终求解得到危害度,减小了分析过程中的主观影响,使评判结果定量化。实例表明,得到的各故障模式危害度大小排序与实际吻合。由此可见,该方法在改进可靠性方面可以提供参考。     

针对局部非线性问题的混合坐标模态综合法

非线性动力系统模型的计算效率问题是结构动力学领域中的重要研究课题。提出了一种针对局部非线性问题的混合坐标自由界面子结构模态综合方法。根据局部非线性系统的特点,将结构按照线性部分与非线性部分进行分割。线性部分子结构可以通过模态坐标转换到模态空间。在对线性部分进行减缩的过程中考虑了剩余柔度的影响,并通过构造一组与低阶模态关于系统矩阵加权正交的向量组,解决了子结构含有刚体模态时剩余柔度矩阵无法计算的问题。非线性部分子结构则保留原有的物理坐标。通过界面协调关系,采用自由界面方法得到系统混合坐标综合方程。最后,通过数值算例验证了所提出方法的有效性。     

基于PFMECA的装配过程关键工序识别

提出了应用故障模式影响及危害性分析(PFMECA)进行装配过程关键工序识别的方法,介绍了实施流程.该方法针对装配过程,从人、机、料、法、环、检验6个方面进行故障模式及影响分析,并对故障引起的危害进行风险评价,根据风险评价结果识别关键工序.最后,使用本方法对某型液压起竖装置的装配过程进行了PFMECA工作,确定了关键工序,取得了良好的效果.     

转子振动故障的过程功率谱熵特征分析与定量诊断

针对传统旋转机械振动故障定性诊断的不足,提出了1种以信息熵理论为基础的转子故障特征分析与定量诊断方法。在转子试验台上模拟转子振动的4种典型故障,分别得到4个测点多转速下的振动过程故障数据;对这些故障数据进行分析和处理,提取反映其振动过程的故障特征——功率谱信息熵,建立能描述转子振动过程变化规律的多转速多测点下的故障信息熵矩阵,并对振动故障进行分析;通过对转子振动故障信号的实例计算和定量诊断分析,验证了该方法在转子振动故障分类和故障严重程度判断方面是可行的。     

有限差分法的坐标变换诱导误差

有限差分法应用于具有复杂外形的网格时需要进行坐标变换,在此过程中经常会引入坐标变换诱导误差。在柱坐标系下使用均匀网格进行均匀流场计算,计算结果表明,即使物理坐标对计算坐标的变换函数连续可导、计算过程中坐标变换系数直接采用准确的解析式、网格完全正交并且充分光滑,也无法避免坐标变换诱导误差。理论分析表明,产生坐标变换诱导误差的机理是笛卡尔坐标系下的守恒型欧拉方程变换至贴体坐标系下后增加了源项。针对该问题,目前国内外学者通常采用几何守恒律,构建与差分格式相匹配的坐标变换系数计算方法来消除源项。本文介绍了从包含源项的离散等价方程基础上直接进行离散的新算法,在此基础上针对非等距网格条件下MUSCL类格式重构过程进行误差分析,理论推导表明重构中需要考虑非等距插值公式的影响系数,将变量转换至计算空间内进行MUSCL重构才能保证该过程具有均匀网格下的插值精度。通过理论分析及数值实验证明新算法对于均匀流场完全不会引入坐标变换误差。     

航空发动机限寿件疲劳可靠度计算新方法

针对目前的航空发动机限寿件（ELLP）疲劳可靠性分析中的小失效概率事件以及其极限状态函数具有较强非线性的特点，提出了一种具有自更新机制的半径外自适应重要抽样（AUMCROAIS）疲劳可靠性分析方法。该方法首先利用蒙特卡罗自适应重要抽样（MCAIS）快速逼近真实设计验算点（MPP）附近，随后以近似设计验算点为中心进行极坐标抽样，并依次构造主动学习函数，对近极限状态函数和抽样半径进行最优选取，从而实现最优抽样半径的更新，通过不断的更新确定出最优抽样半径，加速失效概率计算的收敛。本方法提高了设计验算点的收敛速度同时保证了计算精度，解决了小失效概率事件以及强非线性极限状态函数可靠度计算难题，最后以某型发动机压气机轮盘为对象应用本方法，并与传统的蒙特卡罗仿真（MCS）方法、蒙特卡罗半径外自适应重要抽样法（MCROAIS）和一阶可靠性方法（FORM）进行了对比，验证了本方法的高效率、鲁棒性和仿真精度。     

基于树形马氏链模型的可靠性分析方法

复杂系统的极限状态函数非线性程度较高，在进行可靠性分析时，易导致失效概率的计算误差大、效率低，针对上述问题，提出了树形马氏链（TMC）算法和基于该算法的可靠性分析方法。树形马氏链是对原始马尔可夫链的改进，其状态转移过程更加灵活，具备局部多链并行和自适应探索失效域边界的特性。树形马氏链通过多候选状态点扩大对失效域信息的收集，生成能充分反映失效分布特征的样本，对该样本进行自适应核密度估计得到近似最优的重要抽样分布密度函数，从而提高计算结果的准确度。文末的数值算例和工程算例验证了算法性能，计算结果表明算法对设计点、抽样起点的位置不敏感，处理强非线性及复杂串联系统问题时，能在少样本量下得到相对高准确度的计算结果，且在样本量改变时，计算结果相对稳定可靠；工程算例给出了所提方法在实际问题下的效率，体现了所提方法的工程应用价值。     

Highly efficient computation method for hazard quantification of uncontained rotor failure

Uncontained Engine Rotor Failure (UERF) can cause a catastrophic failure of an aircraft, and the quantitative assessment of the hazards related to UERF is a very important part of safety analysis. However, the procedure for hazard quantification of UERF recommended by the Federal Aviation Administration in advisory circular AC20-128A is cumbersome, as it involves building auxiliary lines and curve projections. To improve the efficiency and general applicability of the risk angle calculation, a boundary discretization method is developed that involves discretizing the geometry of the target part/structure into node points and calculating the risk angles numerically by iterating a particular algorithm over each node point. The improved efficiency and excellent accuracy for the developed algorithm was validated through a comparison with manual solutions for the hazard quantification of the engine nacelle structures of a passenger aircraft using the guidance in AC20-128A. To further demonstrate the applicability of the boundary discretization method, the proposed algorithm was used to examine the influence of the target size and the distance between the target and rotor on the hazard probability.     

X 射线照相缺陷定位方法分析与验证

相对于公式法,双标记法解决了焦距和焦点位移测量误差所带来的问题.但此方法在射线检测领域普及程度并不高,其中原因,首先是原理较复杂,针对性研究少,其次是测量精度没有被量化,可信度不高.本文从公式法入手,通过对原理公式的变化分析和线性化分析,明晰了双标记法缺陷深度定位原理,推导了缺陷深度定位公式,利用简化模型,对双标记法的定位精度做了进一步的分析与计算,最后针对具体被检测物,测试验证了双标记法的计算公式和测量精度,用理论和实践证明了方法和精度的可靠性.     

滚动轴承平均故障前时间计算方法研究

滚动轴承的平均故障前时间(MTTF)和平均失效率是旋转类机械设备可靠性预计和分析的重要基础数据,传统源于统计样本信息的滚动轴承MTTF和失效率数据可信度不高,难以约束滚动轴承的可靠性定量设计。为得到可信度更高的滚动轴承MTTF,利用滚动轴承疲劳寿命计算方法,基于滚动轴承寿命与可靠度的关系研究,推导了威布尔分布的MTTF和平均失效率计算公式,提出一种滚动轴承MTTF和平均失效率的计算方法和流程,给出了滚动轴承MTTF和平均失效率的计算示例。解决了利用设计参数(工作寿命、可靠度、动载荷等)计算滚动轴承MTTF和平均失效率的问题,可为滚动轴承及其配套产品的可靠性预计和分析提供数据和方法支持。     

一种基于Kriging和Monte Carlo的主动学习可靠度算法

机械结构可靠性分析时,常常会采用代理模型拟合隐式功能函数来解决计算量大的问题,但由于试验设计方案需要同时考虑代理模型的拟合精度和可靠度计算精度的问题。因此,为了能够充分使用较少的样本信息,最大化可靠度计算精度,本文充分发挥Kriging预测的随机特性,提出一种主动学习可靠度计算方法。首先,类似于优化问题中改善函数的选点方式,提出一种基于Kriging预测的学习函数,基于Monte Carlo法生成大量的候选样本点,找出学习函数最小值对应的样本点作为最佳取样点。其次,推导和提出了一种学习停止的条件,保证了Monte Carlo样本点预测符号的正确性且学习次数明显减小。最后,通过2个数值算例分析结果表明,该算法相比其他方法需要更少的样本数量,得到的可靠度计算精度更高,验证了本文算法的正确性和高效性。     

叶片三维轮廓测量点云数据高精度多角度融合

针对高精度多角度点云数据融合叶片测量难题,设计了一种基于相位测量轮廓方法的多角度点云数据融合的机械装置.通过设计对参考平面数据旋转的算法,实现叶片三维轮廓的高精度数据合成,精度达到(0.06±0.01)mm.这种装置的方法、结构简单实用,测量效率和精度高,可以多个叶片同时测量,是一种可以取代三坐标测量的实用方法.