小子样下导电滑环磨损失效仿真的可靠性评估研究

针对滑环失效数据较少的特点，构建导电滑环磨损失效模型，结合小子样数据处理法和随机性理论对滑环摩擦副进行可靠性评估研究。首先，考虑滑环摩擦副在热力电多场耦合环境下的特点，应用传热学、赫兹理论、能量守恒定律量化多场耦合对滑环摩擦副的影响，再结合Archard模型理论构建导电滑环摩擦副磨损失效模型。然后，采用小子样数据的虚拟增广法和Boot-strap法对仿真数据进行扩展，根据滑环磨损特征量分布规律分别得到随机失效阈值与固定阈值下的可靠度函数曲线，以某厂制造的导电滑环为例，进行滑环摩擦副可靠性评估，实验结果表明随机失效阈值下的可靠度与实际更接近。研究表明所构建的磨损模型和方法可以有效地对导电滑环进行可靠性评估，避免了传统的必须依赖大量试验数据的方法，解决了缺少滑环试验数据而难以进行可靠性评估的问题，填补了导电滑环可靠性研究的空白。     

基于多场耦合建模与Bootstrap方法的滑环可靠性评估

导电滑环作为卫星太阳电池矩阵驱动机构的核心部件,其可靠性关系到卫星寿命的长短,由于空间用滑环寿命试验费用昂贵、试验周期长、样本数据量少等特点,无法获取大样本寿命数据,利用传统大样本数据进行统计推断,从而进行可靠性评估的方法存在困难。因此提出一种基于摩擦磨损模型的可靠性评估方法,应用赫兹理论、传热学方法分别计算摩擦副磨损过程中的接触区域变化和温度变化,量化热力电多场耦合对摩擦副磨损的影响,提出基于粘着磨损的多物理场耦合磨损模型,基于该模型得到的寿命数据,运用改进Bootstrap方法得到滑环寿命分布的参数估计,最后与传统可靠性预测方法结合,得到一系列滑环可靠性指标。方法对比结果表明,改进Bootstrap方法不仅具有较高的评估精度,还具有主观性小、适用性强的特点,由该方法所得的各可靠性指标均符合工程实际,具有很强的工程应用价值。