基于故障物理的集成控制器电路板可靠性预计

目的实现商用电动汽车集成控制器的可靠性预计与提升,采用应力仿真与故障物理相结合的方法对其关键电路板进行可靠性预计。方法针对集成控制器的数字样机,开展热、振动仿真应力分析,采用故障模式机理及影响分析(FMMEA)方法,分析电路板可能存在的故障模式和故障机理,确定潜在故障模式的故障物理模型。将应力分析结果作为故障物理模型的输入,进行基于故障物理的可靠性预计,寻找设计薄弱环节,并提出改进措施。结果找到了电路板的8个高温器件和热集中区域,振动仿真分析表明,电路板顶端与中心振动强度较大,可能引起疲劳失效,需要给予关注。通过FMMEA分析,得到电路板的主要故障模式为焊点开裂,主要受温度循环影响,造成热疲劳失效。最后采用Coffin-Mason模型,计算得到电路板的平均故障间隔时间为15869 h,找出了电路板的可靠性设计的薄弱环节。结论该方法基于故障物理,相对传统基于手册的可靠性预计方法精度更高,同时能够在产品研制阶段与性能设计并行,通过分析和改进产品设计,达到正向可靠性设计的目的,为新能源汽车领域电子产品的可靠性预计提供新的思路。     

基于概率物理模型的贮存可靠性评估方法

针对小样本高截尾试验信息贮存可靠性评估问题,提出了基于概率物理模型的贮存可靠性评估方法.通过对概率物理模型与传统指数模型的贮存可靠性评估方法进行对比分析,分别利用2种评估方法进行模型参数拟合、无失效数据可靠性评估和系统可靠性评估,发现无论是从拟合精度,还是小样本数据评估方面,概率物理模型评估方法都更符合工程实际.该模型...     

可修复电子部件定量加速寿命试验

采用齐次泊松过程（HPP）与失效物理模型相结合的模型,即HPP-Arrhenius综合模型,探讨了可修电子部件定量加速寿命试验方法。该方法充分利用了可靠性预计数据建模,并通过定时截尾试验方案来验证评估该综合模型的适用性。结果表明,该模型和方法不仅在试验数据处理方面比传统的Arrhenius模型有更高的精度,而且还可校正失效物理模型中激活能等参数预计值。     

高加速寿命试验在光纤声光调制器上的应用研究

目的将光纤声光调制器产品缺陷激发为可被检测到的故障,找出失效模式,为建立失效机理库及提升产品可靠性提供依据。方法采用高加速寿命试验的方法,结合敏感应力分析结果,设计试验方案,并进行试验,快速将产品内部的设计和工艺缺陷激发出来,变成可检测到的故障。对故障产品进行失效分析,找出失效模式。结果本试验激发出5类故障,对故障进行隔离,选5类故障对应的故障产品进行失效分析。6#被试品未见异常,8#、12#、15#为内部电-声换能器机械开裂导致失效,11#为晶振内部引脚在振动过程中受到应力作用断裂,导致晶振无输出。结论统计出两类失效模式,一类为电-声换能器机械开裂、一类为晶振内部引脚在振动过程中受到应力作用断裂,为产品后期进一步分析失效机理、建立失效机理库并结合失效机理进行相应的可靠性提升及工艺优化提供了依据。     

基于模型 “四性” 综保系统工程设计

目的研究在基于模型的系统工程设计环境下可靠性、测试性、维修性、保障性(以下简称"四性")及综合保障的一体化设计方法。方法应用Altarica语言提供的故障建模方法,完成基于故障模型的可靠性、测试性的建模与分析,在多体动力学仿真环境下借助耐久性仿真技术,完成预防性维修任务的定量分析。结果以基于复杂系统功能模型推演得到的系统故障模型为纽带,借助"四性"建模与仿真技术,可实现面向任务场景的"四性"综保一体化设计。结论在基于模型的系统工程设计中能有效实现基于模型的"四性"综保一体化设计。     

可靠性强化试验技术在全压智能探头研制中的应用

目的研究可靠性强化试验技术在全压智能探头研制过程中的应用。方法通过对受试产品施加单一或综合的环境应力,快速激发出产品的潜在故障,并对故障现象进行原因分析、失效模式分析,进而提出改进措施以提高产品的可靠性。以某型机载全压智能探头的可靠性强化试验为例,通过制定相应的试验方案,并阐述了试验实施的整个过程,最后对试验结果进行了评价,并提出了改进方案以提高产品的可靠性,在回归验证试验中证明了改进意见以及改进措施的有效性。结果通过强化试验,在短时间内获得了产品高低温及振动的工作极限应力值,并发现了在其他可靠性环境试验中无法发现的潜在故障,向产品研制单位提供了针对薄弱环节的改进意见,使产品的可靠性得到定性地增长。结论通过对典型产品进行系统级可靠性强化试验的实施与试验结果分析,给出了同类产品进行可靠性强化试验的典型案例和实施步骤。     

海上风电场升压站电气设备可靠性建模

海上升压站是风电场电能传输的关键环节。针对海上升压站电气设备的可靠性研究,提出了一种新颖的基于马尔可夫过程的建模方法。首先对升压站电气设备的运行状态进行划分,确定其二状态马尔可夫模型,其次分析基本元件的连接形式,建立其状态转移概率矩阵和转移概率密度矩阵。在此基础上根据马尔可夫方程建立海上风电场升压站内主要设备变压器、母线,电缆等的可靠性模型,并分析了升压站系统的可靠性指标,最后根据某海上风电场的具体数据,结合所建立的升压站电气设备的可靠性模型,对此风电场的升压站系统的可靠性指标进行计算分析。     

可靠性强化试验在失速告警振杆器上的应用

介绍了可靠性强化试验的概念及其国内外研究现状。以某型失速告警振杆器为对象,通过设计试验剖面,制定了相应的可靠性强化试验方案,并进行实际应用。在试验实施过程中成功地将产品缺陷激发为可被检测的故障,有效地发现了产品设计的薄弱环节。通过分析其故障模式和失效机理,提出了有效的改进措施,提高了产品的健壮性和可靠性。     

含裂纹缺陷油气管道失效概率定量评估

腐蚀是造成油气管道失效的重要因素,腐蚀缺陷包括体积型和平面型两大类,但目前针对以裂纹类为主的平面型缺陷油气管道风险的定量评估方法研究较少。本文基于API 579规范,结合结构可靠性理论,通过引入不确定性概念,建立了含裂纹类缺陷油气管道失效概率的定量评估方法,对悬跨疲劳等其他失效类型管道风险的定量评估具有借鉴意义;同时,就Monte Carlo方法求解失效概率的适用性进行了讨论,并通过实例分析表明,相对于一定的失效概率级别,需要达到一定的模拟次数才能保证运算结果的可靠性和稳定性,但两者的对应关系还有待进一步研究。     

地面雷达可靠性加速试验方法研究

目的缩短可靠性鉴定时间,降低试验费用,形成工程化方法。方法以GJB 899A—2009为依据,根据雷达产品的实际特点,选择合适的定时统计试验方案,确定可靠性鉴定试验剖面。参考国内外加速试验标准,运用阿伦尼乌斯模型、Norris-Landzberg模型、疲劳累积损伤模型对可靠性鉴定试验剖面中温度、温度循环、振动应力水平进行加速,分别给出温度、温度循环、振动应力加速因子计算方法,得到加速条件下的等效试验剖面及故障时间。结果通过可靠性加速试验等效剖面计算,雷达可靠性鉴定试验时间由1100 h等效为加速条件下367h。结论地面雷达可靠性加速试验方法能够明显缩短试验时间,降低试验成本,可以在工程中推广应用。     

基于可靠性分配的整机加速因子计算方法研究

目的验证长寿命高可靠整机产品的可靠性。方法基于RPN数据的可靠性分配方法,得到子系统在各故障模式下的失效率,接着针对导致各故障模式发生的多种应力,研究温度循环、温度驻留、湿度、振动应力下的加速因子,推导出整机加速因子计算公式,并以某典型电子产品加速试验为例,验证该方法的有效性。结果整机加速因子为322.5,比传统方法计算得到的4.78×105更符合实际情况。结论基于可靠性分配的整机加速因子计算方法为整机可靠性验证提供了合理的理论依据。     

基于断裂力学的船型网箱疲劳损伤评估研究

目的 结合断裂力学,通过直接计算方法进行海洋结构物疲劳损伤评估研究。方法 运用有限元方法,并通过谱分析进行结构强度评估,找到结构热点应力。对热点进行局部精细建模,运用断裂力学方法进行疲劳裂纹扩展,进行海洋结构物疲劳损伤评估。结果 通过水动力分析表明,船型网箱在波浪入射角为0°及180°时,运动幅值最大。通过直接强度计算,验证了网箱满足强度要求,但存在明显的应力集中现象。选取3个疲劳热点进行裂纹扩展,得到其疲劳寿命分别为11.3、17.3、33.1 a。结论 实现了基于断裂力学的海洋结构物强度分析与寿命预测,解决了海洋结构物疲劳损伤评估中计算效率与精度的平衡、整体模型与局部裂纹的耦合等问题。     

身管镀层界面失效分析及寿命预测研究

目的 研究热压耦合作用下身管镀层的界面失效机理,预测身管寿命。方法 建立镀层界面剪切失效、界面弯曲失效和界面裂纹扩展失效3种失效模型,并给出失效准则。以某小口径步枪身管为研究对象,基于完整冷却周期的身管温度场数值模拟结果,计算这3种失效在相同射击条件下的临界失效长厚比,并对结果进行对比分析,确定身管镀层的主要界面失效方式。结合镀层的界面失效机理和低周疲劳损伤累计理论,建立基于镀层界面疲劳损伤累积的身管寿命预测模型,对该小口径步枪身管的寿命进行预测。结果 临界失效长厚比计算结果表明,界面剪切失效是身管镀层的主要失效方式。身管寿命预测结果与寿命试验结果相比,误差小于2%。结论 界面剪切失效是身管镀层的主要失效方式,基于镀层界面疲劳损伤累积的身管寿命预测方法是可行的。     

复杂火工系统可靠性预计方法及软件研究

目的 解决在进行复杂系统的可靠性建模以及预计时,计算效率低、容易出错的问题。方法 开展基于GO(Goal Oriented)法的复杂火工系统可靠性预计方法研究。建立不同种类火工组件的可靠性模型和算法,结合火工系统的GO图模型,对系统的可靠性进行预计以及定量分析。依据建立的可靠性模型以及算法,开发一套火工系统可靠性建模以及预计的软件,运用该软件对典型座椅弹射火工系统的可靠性进行预计,并且将软件计算结果与蒙特卡洛仿真方法得到的结果进行比较。结果 软件计算结果与蒙特卡洛仿真方法所得结果的最大相对误差不超过0.004 8%。结论 基于GO法的复杂火工系统可靠性预计方法是合理可行的,而且运用GO法开发的软件可以提高可靠性预计的计算效率,同时也为后续的 GO 图分析计算提供了技术支持。     

预腐蚀LY12CZ铝合金的疲劳寿命预测模型

目的研究铝合金预腐蚀疲劳的寿命评估模型。方法利用损伤力学模型,建立预腐蚀构件疲劳寿命预测模型,并利用LY12CZ铝合金进行预腐蚀疲劳的验证性实验。结果利用损伤力学建立的模型所得到的预腐蚀铝合金试件的疲劳寿命与实验结果吻合程度良好。结论基于损伤力学的铝合金预腐蚀疲劳寿命预测模型合理有效。     

基于损伤检测的腐蚀疲劳寿命预测概率模型

建立了飞机结构腐蚀疲劳寿命预测的4阶段概率模型,结合腐蚀疲劳损伤检测结果,通过检测的灵敏度和准确度2个随机变量来描述检测技术的可靠性;建立了检测后的修正腐蚀疲劳寿命预测概率模型,通过对比分析修正前后的腐蚀疲劳寿命分布,得出腐蚀损伤尺寸的检测结果。对腐蚀疲劳寿命的评估影响很大,并且检测技术越可靠,寿命评估越准确。     

考虑延缓纠正的双应力加速可靠性增长试验方法

目的 缩短传统加速可靠性增长试验时间,以及考虑延缓纠正方式对产品可靠性的影响。方法 提出考虑延缓纠正的双应力加速可靠性增长试验方法,首先,采用基于延缓纠正AMSAA模型跟踪可靠性增长过程,并采用极大似然估计方法估计模型参数;其次,以温度和振动作为加速应力为例,开展加速寿命试验,获得试验数据,基于广义艾琳模型,通过最小二乘估计方法得到加速系数;然后,将产品可靠性外推到正常应力水平。结果 航空蓄电池应用案例分析表明,与基于单应力加载的高应力加速可靠性增长试验相比,所提方法能够缩短29.4%的试验时间,并且采用延缓纠正方式对产品的可靠性有影响。结论 为产品在双应力加载方式和采用延缓纠正方式下开展高应力加速可靠性增长试验的可靠性评估提供了技术手段。     

小子样成败型产品可靠性评估方法研究

介绍了一种小子样成败型产品可靠性评估方法。基于"计量评估"理论原则,针对可用于评价产品的特征量的试验数据,依次运用了数据样本子样的概率分布拟合检验方法、样本数据的一致性检验和离群值识别等统计学方法,最终使用经检验的特征量试验数据完成产品的可靠性评估。使用实例数据,应用评估方法,完成了一类典型产品的可靠性评估,其中特别指出的是,在实际应用过程中,应该尤其关注离群值的识别和剔除。实例证明,此方法可用于特征量明确的小子样成败型产品的可靠性评估。